DE102012223497A1

DE102012223497A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102012223497A1
Application number: DE201210223497
Authority: DE
Inventors: Harald Biller
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer “Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist. Die Bremsanlage weist u. a. eine von einem Elektromotor (40) angetriebene hydraulische Pumpe (5) auf, die einen Bremssystemdruck elektronisch kontrolliert abgibt, sowie eine Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse (8, 9, 10, 11) ein Einlassventil (6a–6d) sowie ein Auslassventil (7a–7d) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile (6a–6d, 7a–7d) im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten. Um eine kostengünstig herstellbare Bremsanlage zur Verfügung zu stellen, deren Komponenten mit einem Hochdruck nicht belastet werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die von der Pumpe (5) abgegebene hydraulische Leistung elektrisch steuerbar ist, dass die Einlassventile während einer Normalbremsung geöffnet sind und dass zwischen deren Eingangsanschlüssen und der Druckseite der hydraulischen Pumpe (5) eine direkte Verbindung (12, 12a, 12b) vorgesehen ist, um einen von der Pumpe (5) bereit gestellten Druckmittelvolumenstrom den Radbremsen (8–11) mit einem Druckänderungsbedarf zuzuordnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der „Brake-by-wire“-Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, mit

• hydraulischen Radbremsen,
• einem Hauptbremszylinder mit wenigstens einem Druckraum, mit dessen Druck in der Rückfallbetriebsart die Radbremsen des Kraftfahrzeugs beaufschlagbar sind,
• einem Druckmittelvorratsbehälter,
• einem Bremspedal zum Betätigen des Hauptbremszylinders,
• mindestens einem Bremskreis, der Hauptbremszylinderund Radbremsen-Druckräume, hydraulische Verbindungen und elektrohydraulische Steuerelemente aufweist,
• einem elektrisch betätigbaren Trennventil je Bremskreis zum Trennen des Bremskreises in einen vom Fahrzeugführer und einen „Brake-by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremskreisabschnitt,
• elektrisch betätigbaren Bremsdruckmodulationsventilen bzw. einem Einlassventil und einem Auslassventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke,
• einer elektrisch steuerbaren, mittels eines Elektromotors angetriebenen hydraulischen Pumpe,
• einem mit zumindest einem Druckraum des Hauptbremszylinders hydraulisch verbindbaren Wegsimulator mit einer voreingestellten Charakteristik, der mittels eines Simulatorfreigabeventils aktivierbar ist, und der in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt, und
• einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit, insbesondere zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten.

Eine derartige Bremsanlage für Kraftfahrzeuge ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 02/42138 A1 der Anmelderin bekannt. Die hydraulische Pumpe der vorbekannten Bremsanlage dient dem Aufladen eines Hochdruckspeichers, der in der Betriebsart „Brake-by-wire“ einen Druckaufbau in den Radbremsen ermöglicht. Nachteilig ist bei dem gezeigten Bremssystem, dass abgesehen davon, dass die Verwendung eines Hochdruckspeichers mit hohen Kosten verbunden ist, mit dem vom Hochdruckspeicher bereit gestellten Druck mehrere Systemkomponenten belastet werden. Außerdem geht ein großer Teil der Energie, mit der der Hochdruckspeicher geladen wird, bei der für die meisten Bremsungen notwendigen Druckminderung als Wärme verloren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der genannten Art vorzuschlagen, bei der die oben genannten Nachteile weitgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die von der Pumpe abgegebene hydraulische Leistung elektrisch steuerbar ist, dass die Einlassventile während einer Bremsung (außer im ABS) geöffnet sind und dass zwischen deren Eingangsanschlüssen und der Druckseite der hydraulischen Pumpe eine direkte Verbindung vorgesehen ist, um einen von der Pumpe bereit gestellten Druckmittelvolumenstrom den Radbremsen mit einem Druckänderungsbedarf zuzuordnen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden schematischen Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt die 1 ein hydraulisches Schaltbild einer ersten und die 2 ein hydraulisches Schaltbild einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einer mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren hydraulischen Betätigungseinheit 2, einem mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden Wegsimulator 3, einem der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 4 mit einer elektrischen Füllstandswarneinrichtung 19, einer elektrisch steuerbaren hydraulischen Pumpe 5, elektrisch steuerbaren Druckmodulations- bzw. Einlass- und Auslassventilen 6a–6d, 7a–7d, an die Radbremsen 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a–6d werden mittels Systemdruckleitungsabschnitten 12a, 12b mit einem Druck versorgt, der als Systemdruck bezeichnet wird.
Die vorhin genannten Komponenten 6a–6d, 7a–7d, 12a, 12b können zu einem elektrohydraulischen Modul zusammengefasst werden und somit eine näher nicht bezeichnete Druckmodulationseinheit bilden.
Wie außerdem in der Zeichnung dargestellt ist, weist die hydraulische Betätigungseinheit 2 der beispielsgemäßen Bremsanlage in einer lediglich schematisch abgedeuteten elektrohydraulischen Steuer- und Regeleinheit 31 zwei hintereinander angeordnete hydraulische 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 32, 33 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese Druckräume 17, 18 durch eine Relativbewegung der Kolben 15, 16 gegenüber der elektrohydraulischen Steuer- und Regeleinheit 31 absperrbar sind. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 32 eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils 34 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 47 enthalten. Andererseits stehen die Hauptbremszylinder-Druckräume 17, 18 mittels hydraulischer Leitungen 22a (Bremskreis I), 22b (Bremskreis II) sowie je ein Trennventil 21a, 21b mit den hydraulischen Systemdruckleitungsabschnitten 12a, 12b in Verbindung, in den je ein zu den Radbremsen (8–11) hin schließendes Rückschlagventil 46a, 46b eingefügt ist. Die Trennventile 21a, 21b sind dabei als elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offene (SO-), 2/2-Wegeventile ausgebildet. Ein an den Druckraum 18 angeschlossener Drucksensor 23 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck. Außerdem nehmen die Druckräume 17, 18 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptbremszylinder-)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.
Der Ansteuerung sämtlicher, vorhin genannten, elektrisch betätigbaren Komponenten dient eine elektronische Steuerund Regeleinheit 38.
Außerdem ist aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ersichtlich, dass der vorhin genannte Wegsimulator 3 hydraulisch ausgeführt ist und im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 26, einer eine Simulatorfeder 29 aufnehmenden Simulatorfederkammer 27 sowie einem die beiden Kammern 26, 27 voneinander trennenden Simulatorkolben 28 besteht. Dabei ist die Simulatorkammer 26 durch Aktivierung eines elektrisch betätigbaren, stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils 30 an den ersten Druckraum 17 des Tandemhauptbremszylinders 2 anschließbar. Antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 30 ist ein Rückschlagventil 35 angeordnet, das unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 30 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 26 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17 ermöglicht. In der Strömungsrichtung vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 zur Simulatorkammer 26 ist dem Simulatorfreigabeventil 30 eine hydraulische Blende vorgeschaltet, die mit dem Bezugszeichen 36 versehen ist. Der Abdichtung des Simulatorkolbens 28 dient ein lediglich schematisch angedeuteter Dichtring 37.
Wie weiterhin der 1 der Zeichnung zu entnehmen ist, wird die eingangs erwähnte, elektrisch steuerbare hydraulische Pumpe 5 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 40 angetrieben. Dabei saugt sie die jeweils benötigte Druckmittelmenge aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 an, um diese unter Druck zu setzen und abzugeben. Der von der Pumpe 5 erzeugte hydraulische Druck wird von einem zweiten Drucksensor 45 erfasst.
Die oben erwähnte Pumpenvariante ist bei intaktem Bremssystem nicht erschöpfbar, weil im Druckmittelvorratsbehälter 4 mehr Druckmittel vorgehalten ist, als durch unter Druck Setzen von den druckbeaufschlagbaren Hydraulikkomponenten aufgenommen werden kann. Um eine geeignete Regelung des dem Elektromotor 40 zugeführten elektrischen Stromes zu ermöglichen, sind die charakteristischen Betriebsgrößen des Elektromotors 40 erfassende, nicht dargestellte Sensoren, insbesondere Stromsensoren für dessen Phasenströme vorgesehen. Als weiteres Beispiel ist ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 40 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor 42 zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. An die Druckseite der hydraulischen Pumpe 5 ist eine Systemdruckleitung 12 angeschlossen, die diese mit den vorhin erwähnten Systemdruckleitungsabschnitten 12a, 12b verbindet. Eine Druckmittelzufuhr vom Druckmittelvorratsbehälter 4 zur Saugseite der Pumpe 5 erfolgt über eine Druckmittelzufuhrleitung 44, die entsprechend ihrem zur Minimierung von Ansaugwiderständen groß gewählten Strömungsquerschnitt in der Zeichnung als dicker gezeichnete hydraulische Verbindung dargestellt ist. In die Druckmittelzufuhrleitung 44 ist ein zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließendes Rückschlagventil 43 eingefügt, das das erwähnte Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ermöglicht.
Der Aufbau der in 2 der Zeichnung dargestellten zweiten Ausführung der Bremsanlage nach der Erfindung entspricht weitgehend dem der in 1 gezeigten ersten Variante. Der einzige Unterschied besteht in der Ausführung des Hauptbremszylinders 2, der im gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einkreisig ausgeführt ist und dessen Bestandteile sowie hydraulische Verbindungen insbesondere denen des Primärdruckraumes 17 in 1 entsprechen. Für diese Bestandteile wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Ansonsten können bei der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifikationen vorgeschlagen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage sowohl in der bevorzugten Betriebsart „Brake-by-wire“ als auch in der sog. Rückfallbetriebsart ergibt sich für den auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann aus dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 02/42138 A1 [0002]

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 • hydraulischen Radbremsen (8–11), • einem Hauptbremszylinder (2) mit wenigstens einem Druckraum (17), mit dessen Druck in der Rückfallbetriebsart die Radbremsen des Kraftfahrzeugs beaufschlagbar sind, • einem Druckmittelvorratsbehälter (4), • einem Bremspedal (1) zum Betätigen des Hauptbremszylinders, • mindestens einem Bremskreis, der Hauptbremszylinder- und Radbremsen-Druckräume, hydraulische Verbindungen und elektrohydraulische Steuerelemente aufweist, • einem elektrisch betätigbaren Trennventil (21a, 21b) je Bremskreis zum Trennen des Bremskreises in einen vom Fahrzeugführer und einen „Brake-by-wire“ druckbeaufschlagbaren Bremskreisabschnitt, • elektrisch betätigbaren Bremsdruckmodulationsventilen bzw. einem Einlassventil (6a–6d) und einem Auslassventil (7a–7d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, • einer elektrisch steuerbaren, mittels eines Elektromotors (40) angetriebenen hydraulischen Pumpe (5), • einem mit zumindest einem Druckraum des Hauptbremszylinders hydraulisch verbindbaren Wegsimulator (3) mit einer voreingestellten Charakteristik, der mittels eines Simulatorfreigabeventils (30) aktivierbar ist, und der in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt, und • einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (31), insbesondere zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Pumpe (5) abgegebene hydraulische Leistung elektrisch steuerbar ist, dass die Einlassventile (6a–6d) während einer Normalbremsung geöffnet sind und dass zwischen deren Eingangsanschlüssen und der Druckseite der hydraulischen Pumpe (5) eine direkte Verbindung (12, 12a, 12b) vorgesehen ist, um einen von der Pumpe (5) bereit gestellten Druckmittelvolumenstrom den Radbremsen (8–11) mit einem Druckänderungsbedarf zuzuordnen.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke die Einlassventile (6a–6d) als stromlos offene (SO-), analog steuerbare 2/2-Wegeventile ausgebildet sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den zu den Eingangsanschlüssen der Einlassventile (6a–6d) führenden, an die Systemdruckleitung (12) angeschlossenen Systemdruckleitungsabschnitten (12a, 12b) in Richtung zur Pumpe (5) hin schließende Rückschlagventile (46a, 46b) geschaltet sind.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das den Wegsimulator (3) aktivierende Simulatorfreigabeventil als ein elektrisch betätig-bares, stromlos geschlossenes 2/2-Wegeventil (30) ausgebildet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Simulatorfreigabeventil (30) antiparallel ein Rückschlagventil (35) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erfassen des von der Pumpe (5) abgegebenen Druckmittelvolumenstroms vorgesehen sind.
Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Winkellagesensor (41) zur Ermittlung der Rotorlage des Elektromotors (40) aufweisen.
Bremsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen den von der Pumpe (5) erzeugten Druck erfassenden, vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor (45) aufweisen.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als hydraulische Pumpe (5) eine Kolbenpumpe, vorzugsweise mit einer ungeraden Anzahl der Kolben, vorgesehen ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als hydraulische Pumpe (5) eine Zahnradpumpe vorgesehen ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Druckausgleichsleitung (32) zwischen dem ersten Hauptbremszylinder-Druckraum (17) und dem Druckmittelvorratsbehälter (4) eine Parallelschaltung eines elektrisch betätigbaren Diagnoseventils (34) mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter (4) hin schließenden Rückschlagventil (47) angeordnet ist.