DE102012205862A1

DE102012205862A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge sowie Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage

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Publication number: DE102012205862A1
Application number: DE201210205862
Authority: DE
Inventors: Steffen Linkenbach; Dr. Feigel Hans-Jörg; Dr. Biller Harald; Stefan A. Drumm; Marco Besier
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-10-25
Also published as: WO2012143313A1; US20140203626A1; US9145119B2

Abstract

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, mit einem Hauptbremszylinder (2), einem elektrisch betätigbaren Trennventil (23a, 23b) je Bremskreis (I, II) zum Trennen des Bremskreises in einen vom Fahrzeugführer (22a, 22b) und einen „by-wire“ (13a, 13b) druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt, einer ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5), einem elektrisch betätigbaren Zuschaltventil (26a, 26b) je Bremskreis (I, II) zur hydraulischen Verbindung der ersten Druckbereitstellungseinrichtung (5) mit dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b), einer Simulationseinrichtung (3), welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt, und einer ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit (12), wobei eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (49) mit zumindest einem Sauganschluss und einem Druckanschluss vorgesehen ist, deren Sauganschluss mit einem Druckmittelbehälter (4, 54) verbunden ist und deren Druckanschluss mit dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b) verbindbar oder verbunden ist, sowie Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.
Es sind hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bekannt, welche als Fremdkraftbremsanlagen ausgebildet sind und neben einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind und der Druck und Volumen 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 erfolgt eine Betätigung der Radbremsen allein durch die Muskelkraft des Fahrzeugführers (unverstärkte Rückfallbetriebsart).
Aus der WO 2011/029812 A1 ist eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, einem Wegsimulator 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 Bremspedal betätigbaren Hauptbremszylinders mit dem durch den Fahrer aufgebrachten Druck beaufschlagt. Als nachteilig wird bei der vorbekannten Bremsanlage empfunden, dass bei einem Ausfall der Ansteuerung oder des Antriebs der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung vom Fahrer große Bremspedalwege aufgebracht werden müssen, um eine ausreichende Betriebsbremsverzögerung zu erreichen.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung mit zumindest einem Sauganschluss und einem Druckanschluss vorzusehen, deren Sauganschluss mit einem Druckmittelbehälter verbunden ist und deren Druckanschluss mit einem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremskreisabschnitt verbindbar oder verbunden ist. Hierdurch kann die zweite Druckbereitstellungseinrichtung zusätzliches Druckmittelvolumen aus dem Druckmittelbehälter für einen Druckaufbau in dem Bremskreis bereitstellen, wodurch eine Volumenverstärkung eines Fahrerbremswunsches erzielt werden kann.
Bevorzugt ist der Sauganschluss direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Ventils oder über eine weitere hydraulische Komponente, mit dem Druckmittelbehälter verbunden, so dass Druckmittel ungehindert, z.B. ohne Drosselwirkung eines Ventils, angesaugt werden kann. Über diese direkte Verbindung ist somit auch bei betätigtem Hauptbremszylinder ein Ansaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter möglich.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung eine Verkürzung des vom Fahrzeugführer aufzubringenden Bremspedalwegs erreicht wird, so dass der Fahrzeugführer trotz Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung komfortabel eine ausreichende Betriebsbremsverzögerung erreichen kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage liegt darin, dass ein Bremsdruckaufbau durch die erste Druckbereitstellungseinrichtung hoch-dynamisch erfolgen kann. Dies wird dadurch gewährleistet, dass je Bremskreis in der hydraulischen Verbindung zwischen Zuschaltventil und zugehörigen Einlassventilen kein weiteres Ventil vorgesehen ist, d.h. es ist keine zusätzlicher Strömungswiderstand vorhanden.
Das Trennventil ist jeweils bevorzugt in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen dem Druckraum und einem die Einlassventile mit Druck versorgenden und „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremskreisabschnitt angeordnet und ermöglicht so ein wahlweises Verschließen oder Öffnen der hydraulischen Verbindung zwischen Druckraum und Bremskreisabschnitt. Die Trennventile sind besonders bevorzugt stromlos offen ausgeführt, damit die Bremskreisabschnitte in einer stromlosen Rückfallbetriebsart hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden sind und so vom Fahrzeugführer mit Druck beaufschlagt werden können.
Das Zuschaltventil ist jeweils bevorzugt in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen der ersten Druckbereitstellungseinrichtung und dem Bremskreisabschnitt angeordnet und ermöglicht so ein wahlweises Öffnen oder Verschließen der hydraulischen Verbindung zwischen erster Druckbereitstellungseinrichtung und Bremskreisabschnitt. Besonders bevorzugt sind die Zuschaltventile stromlos geschlossen ausgeführt, damit der Bremskreisabschnitt in einer stromlosen Rückfallbetriebsart hydraulisch von der ersten Druckbereitstellungseinrichtung getrennt ist.
Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit ist bevorzugt zur Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung im Sinne einer Regelung oder Steuerung des von ihr abgegebenen hydraulischen Druckes ausgebildet. Weiterhin werden durch die erste Steuer- und Regeleinheit vorteilhafterweise die Trennventile und Zuschaltventile und das Simulatorfreigabeventil der Bremsanlage geregelt bzw. gesteuert.
Bevorzugt umfasst die Bremsanlage ein Einlassventil und ein Auslassventil pro Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, die aus den Drücken der genannten Bremskreisabschnitte zugeordneten Bremskreisdrücken abgeleitet werden, wobei die Einlassventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremskreisabschnittsdruck zu den Radbremsen weiterleiten und im angesteuerten Zustand einen Radbremsdruckaufbau begrenzen oder verhindern, und wobei die Auslassventile im nicht angesteuerten Zustand ein Abströmen von Druckmittel aus den Radbremsen in einen Druckmittelvorratsbehälter verhindern und im angesteuerten Zustand zulassen und kontrollieren, wobei die Einlassventile geschlossen werden, so dass ein Radbremsdruckabbau erfolgt.
Die Einlassventile und Auslassventile werden bevorzugt ebenfalls von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert, wobei die Einlassventile und Auslassventile in einer Baueinheit mit dem Hauptbremszylinder, den Trennventilen, der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, den Zuschaltventilen, der Simulationseinrichtung und der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angeordnet sind.
Bevorzugt ist die zweite Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch zwei- oder mehrkreisig ausgebildet. Sie umfasst besonders bevorzugt zwei von einem Elektromotor gemeinsam angetriebene hydraulische Pumpen, wobei die Sauganschlüsse der ersten und der zweiten Pumpe mit einem Druckmittelbehälter verbunden sind und die Druckanschlüsse der ersten und der zweiten Pumpe jeweils mit einem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt des zugeordenten Bremskreises verbindbar oder verbunden sind. Ganz besonders bevorzugt sind die Pumpen jeweils über eine eigene Verbindungsleitung mit einem Druckmittelbehälter oder einer dem jeweiligen Bremskreis zugeordneten Kammer eines Druckmittelbehälters verbunden. Vorteilhafterweise umfasst die zweite Druckbereitstellungseinrichtung einen Rotorwinkelsensor, der die momentane Phasenlage des Pumpenantriebs, d.h. des Elektromotors, erfasst, was eine geregelte Ansteuerung des Antriebs der Druckbereitstellungseinrichtung ermöglicht.
Zur bremskreisindividuellen Regelung des zusätzlichen Druckmittelvolumens ist für den ersten und den zweiten Pumpenkreis jeweils ein elektrisch betätigbares, stromlos geschlossenes Überströmventil vorgesehen, welches der Pumpe parallel geschaltet ist. Eine besonders genaue Regelung kann mittels eines analogisierten oder analog angesteuerten Überströmventils erzielt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist für die erste und die zweite Pumpe jeweils ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos geschlossenes, Ventil vorgesehen, welches in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem Bremskreisabschnitt angeordnet ist. Im Falle einer lediglich in Bereitstellungsstellung befindlicher zweiter Druckbereitstellungseinrichtung ist dieses Ventil unbestromt geschlossen und verhindert damit eine Druckbeaufschlagung der Pumpe, sowie einen möglichen Druckmittelverlust dirch ein Abströmen aus dem Bremskreisabschnitt in die Pumpe.
Um ein für praktische Anwendungen unbegrenztes Druckmittelvolumen zur Verfügung zu haben, ist der oder jeder Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung bevorzugt mit einer zu einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter führenden hydraulischen Behälteranschlussleitung verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist der oder jeder Sauganschluss abschnittsweise mit einer hydraulischen Rücklaufleitung zusammengefasst, welche ein einer Radbremse zugeordnetes Auslassventil mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter verbindet. Hierdurch kann die Anzahl von Verbindungsleitungen minimiert werden und ein kompakter Aufbau der Bremsanlage erreicht werden. Um eine Trennung der Bremskreise zu erzielen, sind besonders bevorzugt für jeden Bremskreis die dem Bremskreis zugehörigen Auslassventile sowie der dem Bremskreis zugeordnete Sauganschluss über eine eigene Rücklaufleitung mit dem Druckmittelvorratsbehälter oder einer Kammer des Druckmittelvorratsbehälters verbunden.
In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Auslassventil und dem Sauganschluss ist bevorzugt ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise analogisiertes oder analog angesteuertes, Regelventil angeordnet. Hierdurch kann Druckmittelvolumen ohne Pulsationen und Geräusche abgelassen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Druckerfassungseinrichtung vorgesehen, welche den druckanschlussseitigen Druck der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung erfasst, wodurch eine Überwachung des Bremskreisdruckes möglich ist. Besonders bevorzugt ist in jedem Bremskreis eine solche Druckerfassungseinrichtung angeordnet.
Zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und zur Auswertung der Ausgangssignale der Druckerfassungseinrichtung bzw. der Druckerfassungseinrichtungen umfasst die Bremsanlage bevorzugt eine zweite elektronische Steuerund Regeleinheit. Diese übernimmt besonders bevorzugt auch die Ansteuerung etwaiger Überströmventile und/oder zwischen den Auslassventilen und dem Sauganschluss angeordneter Regelventile und/oder zwischen dem Druckanschluss und dem Bremskreis angeordneter Ventile.
Die zweite Druckbereitstellungseinrichtung, die Druckerfassungseinrichtung bzw. Druckerfassungseinrichtungen und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit sind bevorzugt in einer eigenständigen Baugruppe angeordnet, so dass ein modularer Aufbau erreicht wird, welcher die Prüfbarkeit und Montage der Bremsanlage vereinfacht. Diese Baugruppe umfasst vorteilhafterweise gegebenenfalls auch die Überströmventile und/oder die zwischen den Auslassventilen und dem Sauganschluss angeordneten Regelventile und/oder die zwischen dem Druckanschluss und dem Bremskreis angeordneten Ventile. Um bei einem Ausfall des Bordnetzes eine volumenverstärkte Rückfallbetriebsart aufrecht erhalten zu können, werden bevorzugt die zweite Druckbereitstellungseinrichtung, die Druckerfassungseinrichtung(en) und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, besonders bevorzugt die eigenständige Baugruppe, von einer eigenständigen elektrische Energiequelle mit Energie versorgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage werden die Einlassventile und Auslassventile von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert, wenn die Einlass- und Auslassventile mit der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung, der Druckerfassungseinrichtung bzw. den Druckerfassungseinrichtungen und der zweiten elektronische Steuer- und Regeleinheit in einer eigenständigen Baugruppe angeordnet sind.
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 unverstärkten sowie in der verstärkten Rückfallbetriebsart ist die Simulationseinrichtung vorteilhafterweise abgeschaltet.
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.
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 sowie einen Weg- oder Winkelsensor zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung. Zumindest die Signale der drei erst genannten Sensoren werden bevorzugt von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit verarbeitet.
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 aus einem Druckmittelbehälter angesaugt und in die zugeordneten Bremskreisabschnitte eingespeist. Um ausreichend Druckmittel zur Verfügung zu haben, wird das Druckmittel bevorzugt aus einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter angesaugt, der vorteilhafterweise an die besagten Rücklaufleitungen angeschlossen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt die erste Steuer- und Regeleinheit ein Bestätigungssignal an eine zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung ausgebildete, zweite Steuer- und Regeleinheit aus, solange ein Druckaufbau oder Druckabbau mittels der ersten Druckbereitstellungseinrichtung durchführbar ist. Bleibt das Bestätigungssignal aus, so kann die zweite Steuer- und Regeleinheit eine entsprechende Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung veranlassen.
Eine Betätigung des Bremspedals wird bevorzugt in der zweiten Steuer- und Regeleinheit anhand der Signale einer Wegerfassungseinrichtung erkannt, welche einen Betätigungsweg eines Kolbens des Hauptbremszylinders erfasst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
2 ein Verstärkungsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, und
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen eine mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden 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 12 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke.
Die nicht näher bezeichnete 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 über Bremskreisabschnitte 13a, 13b mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an einen Druckraum 37 der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Den Einlassventilen 6a–6d ist jeweils ein zu den Bremskreisabschnitten 13a, 13b hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. In einer unverstärkten Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisabschnitte 13a, 13b über hydraulische Leitungen 22a, 22b mit den Drücken der Druckräume 17, 18 der Betätigungseinheit 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d sind paarweise über Rücklaufleitungen 14a, 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen. 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.
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 in Verbindung (die Druckausgleichsleitungen 41a, 41b sind abschnittsweise zusammengefasst mit den Rücklaufleitungen 14a bzw. 14b dargestellt, getrennte Leitungen sind jedoch auch möglich), wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit den bereits genannten Bremskreisabschnitten 13a, 13b in Verbindung. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 41a 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.
Je ein Trennventil 23a, 23b trennt die Bremskreise I, II in einen vom Hauptbremszylinder 2 druckbeaufschlagbaren Bremskreis- oder Leitungsabschnitt 22a, 22b und den bereits genannten, in der „Brake-by-wire“-Betriebsart von der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 druckbeaufschlagbaren Bremskreisabschnitt 13a, 13b. Die Trennventile 23a, 23b sind als elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offene (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen 17, 18 und den Bremskreisabschnitten 13a, 13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
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 betätigbar ausgeführt sein. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 in die 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.
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 niederdruckseitige Benetzung des drucktragenden und eine hydraulikseitige Benetzung des medientrennenden Elastomerdichtrings sorgt.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor 19 erfasst. In der „Brake-by-Wire“-Betriebsart wird die Systemdruckleitung 38 über die Zuschaltventile 26a, 26b mit den Bremskreisabschnitten 13a, 13b verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8, 9, 10, 11. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 des Aktuators 5 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 des Aktuators 5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlich, mit Hilfe der Modulationsventile 6a–6d, 7a–7d geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile 7a–7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4. 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 strömt.
Weiterhin umfasst die Bremsanlage eine zweite elektronisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 49, welche beispielsgemäß in einem eigenständigen Modul (sog. Verstärkungsmodul) 40 mit einer eigenen elektronischen Steuer- und Regeleinheit 39 ausgeführt ist. Im Falle eines Ausfalls der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 kann durch Aktivierung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 dennoch eine hohe Betriebsverzögerung erreicht werden. Verstärkungsmodul 40 bzw. Druckbereitstellungseinrichtung 49 ist hydraulisch zwischen der Rücklaufleitung 14a zum Druckmittelvorratsbehälter 4 und den Bremskreisabschnitten 13a, 13b eingefügt. Die Druckbereitstellungseinrichtung 49 saugt also Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 an und speist das von ihr abgegebene Druckmittel direkt in die Bremskreisabschnitte 13a, 13b ein. Druckbereitstellungseinrichtung 5 hingegen speist das von ihr abgegebene Druckmittel in die Systemdruckleitung 38 ein, welche von den Bremskreisabschnitten 13a, 13b durch die Zuschaltventile 26a, 26b getrennt bzw. trennbar ist. Hauptbremszylinder 2 speist das von ihm abgegebene Druckmittel in die Leitungen 22a, 22b ein, welche von den Bremskreisabschnitten 13a, 13b bzw. I, II durch die Trennventile 26a, 26b trennbar sind.
Druckbereitstellungseinrichtung 49 umfasst beispielsgemäß eine von einem Elektromotor 43 angetriebene Pumpe 42 und ist beispielsgemäß zweiflutig, mit zwei den Bremskreisen I, II zugeordneten Pumpen 42 ausgeführt. Die Saugseiten der Pumpen 42 sind mit einer nicht näher bezeichneten Behälteranschlussleitung, die beispielsgemäß stückweise mit der Rücklaufleitung 14a zusammengefasst ist, hydraulisch verbunden, während die Druckseiten der Pumpen 42 mit den Bremskreisabschnitten 13a, 13b und damit mit den eingangsseitigen Anschlüssen der Einlassventile 6a–6d hydraulisch verbunden sind. Der Antrieb der Pumpe umfasst vorteilhafterweise einen Rotorwinkelsensor 50, der die momentane Phasenlage des Elektromotors 43 erfasst und welcher zur Ansteuerung des Elektromotors 43 genutzt werden kann.
Das Motor-Pumpen-Aggregat 42, 43 ist vorzugsweise vom Typ einer vom Elektromotor 43 über einen Exzenter angetriebenen Kolbenpumpe 42 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.
Verstärkungsmodul 40 umfasst beispielsgemäß neben der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 39 und dem Motor-Pumpen-Aggregat 42, 43 einen an einer Druckseite der Pumpe 42 angeschlossenen Drucksensor 45, welcher beispielsgemäß dem Bremskreis II zugeordnet ist, sowie je Bremskreis I, II ein der Pumpe 42 parallel geschaltetes, vorteilhafterweise analog ansteuerbares Regelventil (Überströmventil) 47a, 47b, welches stromlos geschlossen ausgeführt ist. Steuerund Regeleinheit 39 dient zur Ansteuerung der Überströmventile 47a, 47b und des Elektromotors 43 sowie zur Energieversorgung und Signalauswertung des Drucksensors 45.
Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Pumpe 42 je Bremskreis I, II ein, vorteilhafterweise analog ansteuerbares, Regelventil 47a, 47b, welches stromlos offen ausgeführt ist, sowie ein dem Regelventil 47a, 47b parallel geschaltetes, in Richtung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 öffnendes Rückschlagventil parallel geschaltet. Die Rückschlagventile dienen vor allem einem schnellen Bremsdruckaufbau durch den Fahrer.
Die vorhin genannten Komponenten 2, 3, 5, 6a–6d, 7a–7d, 19, 20, 22a, 22b, 23a, 23b, 25, 26a, 26b, 27, 28, 32, 34, 38, 41a, 41b, 44, 46, 52 können zu einem zweiten elektrohydraulischen Modul zusammen gefasst werden, das mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Moduls 60, insbesondere der Ventile 6a–6d, 7a–7d, 23a, 23b, 26a, 26b, 28, 32 und des Elektromotors 35 der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5, dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit 12. Die Signale der Sensoren 19, 20, 25 und 44 werden ebenso in der elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 verarbeitet. Um auch bei einem Ausfall der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12 eine wegbasierte Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 bzw. des Moduls 40 durchführen zu können, ist der Wegsensor 25 vorteilhafterweise auch mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 39 des Verstärkungsmoduls 40 verbunden und derart, z.B. redundant oder doppelt, ausgeführt, dass Wegsensor 25 auch bei Ausfall der Steuer- und Regeleinheit 12 ein Wegsignal zur Steuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 an die Steuer- und Regeleinheit 39 liefern kann. Alternativ kann Wegsensor 25 auch ausschließlich von der der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 39 des Verstärkungsmoduls 40 mit elektrischer Energie versorgt werden und seine Signale nur in der Steuer- und Regeleinheit 39 verarbeitet werden.
In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage („Brake-by-wire“-Betriebsart) ist Hauptbremszylinder 2, und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen 8, 9, 10, 11 durch die geschlossenen Trennventile 23a, 23b entkoppelt und die Bremskreisabschnitte 13a, 13b sind über die geöffneten Zuschaltventile 26a, 26b mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden, welche den Systemdruck zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 bereitstellt. Simulationseinrichtung 3 ist durch das geöffnete Simulatorfreigabeventil 32 dem Hauptbremszylinder 2 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrer im Hauptbremszylinder 2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung 3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt.
In einer unverstärkten Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der gesamten Bremsanlage (z.B. Module 40 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 Bremskreisabschnitten 13a, 13b getrennt. Hauptbremszylinder 2 ist über die Leitungen 22a, 22b mit den stromlos offenen Trennventilen 23a, 23b mit den Bremskreisabschnitten 13a, 13b 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 Ventile 47a, 47b (und 7a–7d) verhindert.
In einer verstärkten Rückfallbetriebsart der Bremsanlage (z.B. bei einem Ausfall der Steuer- und Regeleinheit 12, bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Steuer- und Regeleinheit 12 oder des Moduls 60 oder bei einem Defekt der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5) 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 Bremskreisabschnitten 13a, 13b getrennt und der Hauptbremszylinder 2 ist über die offenen Trennventile 23a, 23b mit den Bremskreisabschnitten 13a, 13b verbunden. Bei einer Betätigung des Bremspedals 1 wird das Signal des Wegsensors 25 als Fahrerwunsch genutzt. Entsprechend diesem Signal wird die Pumpe 42 angesteuert und der Druck, welcher mittels Sensor 45 überprüft werden kann, als Funktion des Weges eingeregelt. Ein Vorteil der Nutzung des Signals des Wegsensors 25 anstelle eines Drucksensorsignals liegt in dem frühen Ansprechen des Moduls 40. Mittels einer Drehwinkelsteuerung der Pumpe und/oder einer Ventilsteuerung der Ventile des funktionsfähigen Moduls 40 wird also keine Druckverstärkung der Fahrerbremsbetätigung durchgeführt, jedoch eine Volumenverstärkung und damit eine Pedalwegverkürzung erreicht.
Um die Verfügbarkeit der verstärkten Rückfallbetriebsart der Bremsanlage zu erhöhen, wird das Verstärkungsmodul 40 bevorzugt von einer (nicht dargestellten) zweiten elektrischen Energieversorgung versorgt, welche unabhängig von der elektrischen Energieversorgung (z.B. dem Bordnetz) ist, welche das Modul 60 und/oder die Steuer- und Regeleinheit 12 versorgt.
Die Steuer- und Regeleinheit 39 des Moduls 40 ist über zumindest eine Datenleitung mit der Steuer- und Regeleinheit 12 verbunden. Sind die Steuer- und Regeleinheit 12 sowie das Modul 60 funktionsfähig, d.h. kann ein Druckaufbau mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 5 durchgeführt werden, so sendet die Steuer- und Regeleinheit 12 ein positives Bestätigungssignal („i.O.“-Signal) an die Steuer- und Regeleinheit 39. Dies ist in 1 durch den gestrichelten Pfeil 53 angedeutet. Erhält die Steuer- und Regeleinheit 39 kein positives Bestätigungssignal mehr von der Steuer- und Regeleinheit 12, so geht das Verstärkungsmodul 40 in einen Bereitschaftsmodus über. Findet im Bereitschaftsmodus eine Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrer statt, so wird das Verstärkungsmodul 40 wie oben beschrieben aktiviert.
Die beispielsgemäße Bremsanlage der 1 bietet den Vorteil, dass sie kostengünstig herstellbar ist, da das zusätzliche Verstärkungsmodul 40 wenige Komponenten, insbesondere lediglich zwei elektrisch ansteuerbare Regelventile 47a, 47b, umfasst. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auf der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5, insbesondere auf dem Getriebe der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5, keine Pumpendruckpulse lasten, da während des Betriebs der Pumpe 42 die Zuschaltventile 26a, 26b geschlossen sind. Da die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 49 bzw. das Verstärkungsmodul 40 hydraulisch weder zwischen dem Hauptbremszylinder 2 und den Einlassventilen 6a–6d noch zwischen der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 und den Einlassventilen 6a–6d angeordnet ist, wird ein Druckaufbau an den Radbremsen 8, 9, 10, 11, insbesondere durch die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 in der „Brake-by-wire“-Betriebsart, nicht durch Strömungswiederstände zusätzlicher Ventile beeinträchtigt.
2 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Verstärkungsmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Verstärkungsmodul 40´ entspricht im Wesentlichen dem Verstärkungsmodul 40 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Verstärkungsmodul 40´ jedoch zwei Niederdruckspeicher 54, mit welchen die Saugseiten der Pumpen 42 hydraulisch verbunden sind (anstatt mit der Rücklaufleitung 14a des Verstärkungsmoduls 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel). Die Niederdruckspeicher 54 können mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 5 über die Bremskreisabschnitte 13a, 13b befüllt werden. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass es sich bei dem Modul 40´ um ein „geschlossenes System“ handelt, welches keine Behälterzuleitung benötigt.
3 zeigt den hydraulischen Schaltplan eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. In einem ersten elektrohydraulischen Modul 160 mit Gehäuse 21 sind die folgenden, bereits oben anhand der 1 näher erläuterten Komponenten angeordnet: Betätigungseinheit 2 mit Kolben 15, 16 und Druckräumen 17, 18, Wegsensor 25, Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit Diagnoseventil 28 und Rückschlagventil 27, Teile der Rücklaufleitungen 14a, 14b, Drucksensor 20, Teile der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit Trennventilen 23a, 23b, Simulationseinrichtung 3 mit Simulatorkammer 29, Simulatorfederkammer 30 und Simulatorkolben 31 sowie zugeordnetem Simulatorfreigabeventil 32 mit Rückschlagventil 34, erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 mit Kolben 36, Druckraum 37, Elektromotor 35 und Rotorlagensensor 44, Systemdruckleitung 38 mit Systemdrucksensor 19, Zuschaltventile 26a, 26b, Nachsaugventil 52 und elektronischer Steuer- und Regeleinheit 12, welche die Signalverarbeitung und Ansteuerung der Komponenten des Moduls 160 durchführt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind in einem zweiten elektrohydraulischen Modul 140 die elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke mit Einlassventilen 6a–6d mit jeweils parallel geschaltetem Rückschlagventil und Auslassventilen 7a–7d, die Bremskreisabschnitte 13a, 13b, Teile der Rücklaufleitungen 14a, 14b und Teile der hydraulischen Leitungen 22a, 22b zwischen Hauptbremszylinder 2 und Bremskreisabschnitten 13a, 13b sowie die zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 49 und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 139 angeordnet, welche die Signalverarbeitung eines im Bremskreis I angeordneten Drucksensors 45 und die Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 49 und der Ventile 6a–6d, 7a–7d des Moduls 140 durchführt. Druckbereitstellungseinrichtung 49 umfasst eine von einem Elektromotor 43 angetriebene Pumpe 42 und ist beispielsgemäß zweikreisig ausgeführt. Jede Saugseite der Pumpen 42 ist mit einer der beiden Rücklaufleitungen 14a, 14b, welche die radabgewandten Anschlüssen der Auslassventile 7c, 7d; 7a, 7b eines Bremskreises I, II mit einer Kammer des Druckmittelvorratsbehälters 4 verbinden, hydraulisch verbunden, während die Druckseiten der Pumpen 42 mit den Bremskreisabschnitten 13a, 13b und damit mit den eingangsseitigen Anschlüssen der Einlassventile 6a–6d hydraulisch verbunden sind. Modul 140 stellt somit ein offenes Antiblockiersystem dar. Bei Ausfall der Druckbereitstellungseinrichtung 5 können alle Regelfunktionen der „Brake-by-wire“-Betriebsart beibehalten werden. Es kann aber auch der Volumenverbrauch der Druckbereitstellungseinrichtung 5 mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung 49 ausgeglichen werden. Druckbereitstellungseinrichtung 49 wird verwendet, um nach Ausfall des Moduls 160, insbesondere der Druckbereitstellungseinrichtung 5, bei Betätigung des Bremspedals 1 zusätzliches Volumen bereitzustellen. Diese Volumenverstärkung wird entweder durch den Drucksensor 45 im Modul 140 gesteuert oder dadurch, dass die Pedalposition unabhängig vom Modul 160 erfasst (Sensor 25) und beiden Modulen 160 und 140 zur Verfügung gestellt wird, wie anhand von 1 bereits erläutert. Beim Lösen des Bremspedals 1 wird das zusätzliche Volumen über die Auslassventile 7a–7d in den Druckmittelvorratsbehälter 4 abgelassen.
4 zeigt den hydraulischen Schaltplan eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, welches im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterscheid zum dritten Ausführungsbeispiel umfasst das Modul 240 des vierten Ausführungsbeispiels, welches dem Modul 140 des dritten Ausführungsbeispiels entspricht, je Bremskreis I, II ein zusätzliches analog ansteuerbares Druckregelventil 57a, 57b, welches in der hydraulischen Verbindung zwischen den Auslassventilen 7c, 7d; 7a, 7b des Bremskreises I, II und der Saugseite der Pumpe 42 angeordnet ist. Druckregelventile 57a, 57b sind vorteilhafterweise stromlos offen ausgeführt. Dem Druckregelventil 57a, 57b ist jeweils ein zu den Auslassventilen hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. Durch die zusätzlichen Ventile 57a, 57b kann zusätzliches Druckmittelvolumen ohne Pulsationen und Geräusche abgelassen werden.
Alternativ (nicht dargestellt) können anstelle der analog ansteuerbaren zusätzlichen Druckregelventil 57a, 57b die stromlos geschlossenen Auslassventile 7a–7d analog ansteuerbar ausgeführt sein.
In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen dieselben hydraulischen Komponenten wie das dritte Ausführungsbeispiel, jedoch sind diese anders in den Modulen 40`` und 60` angeordnet (integrierte Anordnung von Modul 40`` in Modul 60`). Das Modul 60` umfasst im Wesentlichen den Hauptbremszylinder 2, die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Simulationseinrichtung 3, die Ventile 27, 28, 32, 34, 23a, 23b, 26a, 26b, 52, die Drucksensoren 19, 20, die zugehörigen Leitungen 13a, 13b, 14a, 14b, 22a, 22b, 38, 41a, 41b und die elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 sowie die Einund Auslassventile 6a–6d, 7a–7d. Steuer- und Regeleinheit 12 ist zur Ansteuerung bzw. Auswertung der genannten Komponenten ausgelegt. Das separate Untermodul 40``, das eine eigene elektronische Steuer- und Regeleinheit 39` umfasst, umfasst ein zweikreisiges Motor-Pumpen-Aggregat 49 sowie einen druckseitigen Drucksensor 45. Untermodul 40`` besitzt je Bremskreis I, II einen saug- und einen druckseitigen Anschluss. Die saugseitigen Anschlüsse sind jeweils an Rücklaufleitung 14a bzw. 14b und damit an den Druckmittelvorratsbehälter 4 angeschlossen. Die druckseitigen Anschlüsse sind mit den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass Untermodul 40`` gegebenenfalls einfach entfernt werden kann, wenn auf die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 49 verzichtet werden soll.
Auch für das vierte Ausführungsbeispiel ist eine entsprechende integrierte Ausführung denkbar, wegen der Lage der zusätzlichen analogen Ventile 57a, 57b ist dies aber weniger vorteilhafter als beim dritten Ausführungsbeispiel.
In 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Das Modul 360 umfasst im Wesentlichen den Hauptbremszylinder 2, die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Simulationseinrichtung 3, die Ventile 27, 28, 32, 34, 23a, 23b, 26a, 26b, 52, die Drucksensoren 19, 20, die zugehörigen Leitungen 13a, 13b, 14a, 14b, 22a, 22b, 38, 41a, 41b und die elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 sowie die Einund Auslassventile 6a–6d, 7a–7d. Steuer- und Regeleinheit 12 ist zur Ansteuerung bzw. Auswertung der genannten Komponenten ausgelegt. Das separate Untermodul 340, das eine eigene elektronische Steuer- und Regeleinheit 339 umfasst, umfasst ein zweikreisiges Motor-Pumpen-Aggregat 49 (Elektromotor ist nicht dargestellt) und je Kreis ein elektrisch ansteuerbares Ventil 59a, 59b, welches stromlos geschlossen ausgeführt ist und in der hydraulischen Verbindung zwischen der Pumpendruckseite und den Bremskreisabschnitten 13a, 13b angeordnet ist. Weiterhin ist je Kreis ein der Pumpe 42 und dem Ventil 59a, 59b parallel geschaltetes, elektrisch ansteuerbares Ventil 58a, 58b vorgesehen, welches ebenso stromlos geschlossen ausgeführt ist. Die Saugseiten der Pumpen 42 sind über eine gemeinsame hydraulische Leitung 70 mit dem Anschluss 46 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 und damit mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Steuer- und Regeleinheit 339 steuert den Elektromotor des Motor-Pumpen-Aggregat 49 sowie die Ventile 58a, 58b, 59a, 59b. Zusätzlich kann Modul 360 je Kreis einen Drucksensor (nicht dargestellt) umfassen, welcher die Bremskreisdrücke misst.
Das in 7 dargestellte siebte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Verstärkungsmodul 440 des siebten Ausführungsbeispiels je Kreis einen an der Druckseite der Pumpe 42 angeordneten Drucksensor 45. Außerdem ist jede Saugseite der Pumpe 42 mit einer der beiden Rücklaufleitungen 14a, 14b, welche die radabgewandten Anschlüssen der Auslassventile 7c, 7d; 7a, 7b eines Bremskreises I, II mit einer Kammer des Druckmittelvorratsbehälters 4 verbinden, hydraulisch verbunden.
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

WO 2011/029812 A1 [0003]

Claims

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, mit • einem Hauptbremszylinder (2) mit einem Gehäuse (21) und zwei Kolben (15, 16), die in dem Gehäuse (21) zwei Druckräume (17, 18) begrenzen, die Bremskreisen (I, II) mit Radbremsen (8, 9, 10, 11) zugeordnet sind, • einem Druckmittelvorratsbehälter (4) mit wenigstens zwei, den beiden Bremskreisen (I, II) zugeordneten Kammern, • einem mit einem Kolben des Hauptbremszylinders gekoppelten Bremspedal (1) zum Betätigen des Hauptbremszylinders (2), • einem elektrisch betätigbaren, insbesondere stromlos offenen, Trennventil (23a, 23b) je Bremskreis (I, II) zum Trennen des Bremskreises in einen vom Fahrzeugführer (22a, 22b) und einen „by-wire“ (13a, 13b) druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt, • insbesondere einem elektrisch betätigbaren, stromlos offenen Einlassventil und einem elektrisch betätigbaren, stromlos geschlossenen Auslassventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, • einer ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5), welche insbesondere durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet wird, deren Kolben (36) durch einen elektromechanischen Aktuator (35) betätigbar ist, • einem elektrisch betätigbaren, insbesondere stromlos geschlossenen, Zuschaltventil (26a, 26b) je Bremskreis (I, II) zur hydraulischen Verbindung der ersten Druckbereitstellungseinrichtung (5) mit dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b), • einer mittels eines elektrisch oder mechanisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils (32) mit zumindest einem Druckraum (17) des Hauptbremszylinders (2) hydraulisch verbindbaren Simulationseinrichtung (3), welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt, und • einer ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit (12), insbesondere zur Ansteuerung der ersten Druckbereitstellungseinrichtung (5), der Trennventile (23a, 23b), der Zuschaltventile (26a, 26b) und des Simulatorfreigabeventils (32), dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (49) mit zumindest einem Sauganschluss und einem Druckanschluss vorgesehen ist, deren Sauganschluss, insbesondere direkt ohne Zwischenschaltung eines Ventils und/oder bei betätigtem Hauptbremszylinder (2), mit einem Druckmittelbehälter (4, 54) verbunden ist und deren Druckanschluss mit dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b) eines Bremskreises (I, II) verbindbar oder verbunden ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckbereitstellungseinrichtung (49) zumindest zwei, von einem Elektromotor (43) gemeinsam angetriebene hydraulische Pumpen (42) umfasst, wobei die Sauganschlüsse der ersten und der zweiten Pumpe, insbesondere jeweils, mit einem Druckmittelbehälter (4, 54) verbunden sind, und die Druckanschlüsse der ersten und der zweiten Pumpe jeweils mit dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b) eines der Bremskreise (I, II) verbindbar oder verbunden sind, wobei die zweite Druckbereitstellungseinrichtung (49) insbesondere einen Rotorwinkelsensor (50) umfasst, der die momentane Phasenlage des Elektromotors erfasst.
Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste und die zweite Pumpe jeweils ein elektrisch betätigbares, stromlos geschlossenes, insbesondere analogisiertes oder analog angesteuertes, Überströmventil (47a, 47b, 58a, 58b) vorgesehen ist, welches der Pumpe parallel geschaltet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste und die zweite Pumpe jeweils ein elektrisch betätigbares, insbesondere stromlos geschlossenes, Ventil (59a, 59b) vorgesehen ist, welches in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem „by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremkreisabschnitt (13a, 13b) des Bremskreises angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Sauganschluss mit einer hydraulischen Behälteranschlussleitung verbunden ist, welche zu dem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4) führt.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Sauganschluss mit einer hydraulischen Rücklaufleitung (14a, 14b) verbunden ist, welche ein einer Radbremse (8, 9, 10, 11) zugeordnetes Auslassventil (7a–7d) mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4) verbindet.
Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Auslassventil (7a–7d) und dem Sauganschluss ein elektrisch betätigbares, insbesondere analogisiertes oder analog angesteuertes, Regelventil (57a, 57b) angeordnet ist, welchem insbesondere ein zu dem Auslassventil hin öffnendes Rückschlagventil parallel geschaltet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere je Bremskreis, eine Druckerfassungseinrichtung (45) vorgesehen ist, welche den druckanschlussseitigen Druck der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung (49) erfasst.
Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (39, 39´, 39´´, 139, 339) zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung (49), und insbesondere der Überströmventile (47a, 47b), sowie zur Auswertung der Ausgangssignale der Druckerfassungseinrichtung(en) (45) vorgesehen ist.
Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckbereitstellungseinrichtung (49), die Druckerfassungseinrichtung(en) (45) und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (39, 39´, 39´´, 139, 339), und insbesondere die Überströmventile (47a, 47b, 58a, 58b), in einer eigenständigen Baugruppe (40, 40´, 40´´, 140, 240, 440) angeordnet sind, welche insbesondere von einer eigenständigen elektrische Energiequelle mit Energie versorgt wird.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere in einem unbestromten Zustand der Trennventile, der Zuschaltventile, des Simulatorfreigabeventils sowie der Einlass- und Auslassventile der Bremsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Verkürzung des Bremspedalweges eine Volumenverstärkung durchgeführt wird, wobei mittels der zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (49) Druckmittel aus einem Druckmittelbehälter (4, 54), insbesondere einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4), angesaugt und in die Bremskreisabschnitte (13a, 13b) eingespeist wird, insbesondere wenn kein Druckauf- oder Druckabbau mittels der ersten Druckbereitstellungseinrichtung (5) durchführbar ist und der Fahrzeugführer das Bremspedal (1) betätigt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuer- und Regeleinheit (12) ein Bestätigungssignal (53) an eine zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung (49) ausgebildete, zweite Steuer- und Regeleinheit (39, 39´, 39´´, 139, 339) ausgibt, solange ein Druckaufbau oder Druckabbau mittels der ersten Druckbereitstellungseinrichtung (5) durchführbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Bremspedals (1) mittels einer Wegerfassungseinrichtung (25) erkannt wird, welche einen Betätigungsweg eines Kolbens (15) des Hauptbremszylinders (2) erfasst, wobei die Signale der Wegerfassungseinrichtung (25) an die zweite Steuer- und Regeleinheit ausgegeben und in der zweiten Steuer- und Regeleinheit ausgewertet werden.