DE102014117211A1

DE102014117211A1 - Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb

Info

Publication number: DE102014117211A1
Application number: DE102014117211.6A
Authority: DE
Inventors: Fabio Elmer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-05-25
Also published as: CN105620451B; BR102015029285A2; CN105620451A; RU2617226C1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, der mindestens ein Rad (4, 6, 8, 10) umfasst, das durch eine elektrische Maschine antreibbar ist, wobei eine Rekuperationseinrichtung vorgesehen ist, die in einer Rekuperationsphase bei einem Bremsvorgang eine Rekuperation von Energie ermöglicht, wobei eine Bremsanlage (12) mit einem Pedal (14), mindestens einem Hauptbremszylinder (18, 20, 26) und mindestens einer Radbremse (22, 24, 28, 30) vorgesehen ist, die die Radbremse (22, 24, 28, 30) aufgrund einer Bewegung des Pedals (14) und einer Bewegung mindestens eines Kolbens in Bremsrichtung im Hauptbremszylinder (18, 18‘) mittels eines Bremsdruckes fluidisch betätigt, wobei eine Druckminderungsventileinrichtung (36) vorgesehen ist, die in der Rekuperationsphase den Bremsdruck vermindert und wobei ein Kompensator (18) zur Kompensation einer hydraulischen Wirkung der Druckminderungsventileinrichtung (36) vorgesehen ist, wobei mindestens ein weiterer Hauptbremszylinder (20) vorgesehen ist, der zumindest einen ersten und einen zweiten Kolben (44, 46) aufweist, die über ein erstes Verbindungsorgan (48) miteinander gekoppelt sind und den Hauptbremszylinder (20) in mindestens drei Kammern (50, 52, 54) unterteilt, von denen mindestens eine erste und eine zweite Kammer (50, 52) als Hydraulikammern ausgebildet sind und die dritte Kammer (54) ein Ausgleichsorgan (56, 57) aufweist und als Kompensator mit Rückstellfunktion ausgebildet ist, wobei der erste Kolben (44) eine Durchgangsöffnung (66) zur fluidischen Verbindung der ersten Kammer mit der zweiten Kammer (50, 52) aufweist, wobei der erste Kolben (44) durch ein zweites Verbindungsorgan (62) entgegen der Bremsrichtung mit einem Kolben (64) eines Hydraulikaktuators (42) der Druckminderungsventileinrichtung (36) gekoppelt ist, verschließbar ist, und für den ersten oder den zweiten Kolben (44, 46) ein Anschlagorgan (60) vorgesehen ist, derart, dass der Hauptbremszylinder (20) auch die Funktion einer Druckregeleinheit ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, der mindestens ein Rad umfasst, das durch eine elektrische Maschine antreibbar ist, wobei eine Rekuperationseinrichtung vorgesehen ist, die in einer Rekuperationsphase bei einem Bremsvorgang eine Rekuperation von Energie ermöglicht, wobei eine Bremsanlage mit einem Pedal, mindestens einem Hauptbremszylinder und mindestens einer Radbremse vorgesehen ist, die die Radbremse aufgrund einer Bewegung des Pedals und einer Bewegung mindestens eines Kolbens in Bremsrichtung im Hauptbremszylinder mittels eines Bremsdruckes fluidisch betätigt, wobei eine Druckminderungsventileinrichtung vorgesehen ist, die in der Rekuperationsphase den Bremsdruck vermindert und wobei ein Kompensator zur Kompensation einer hydraulischen Wirkung der Druckminderungsventileinrichtung vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2010 008 018 A1 ist ein derartiges Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei wird eine Vorderachse durch eine Elektromaschine und die Hinterachse durch eine Brennkraftmaschine angetrieben. Auch bei der vorliegenden Erfindung wird von einer derartigen Ausführung des Kraftfahrzeuges ausgegangen, sie ist aber nicht auf ein derartiges Antriebssystem beschränkt. Im Fall eines Bremsvorganges kann die auf die Vorderachse einwirkende Elektromaschine auch als Generator genutzt werden, wodurch Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird und die hydraulische Bremsanlage entlastet wird. Hierbei ist es bekannt, eine Druckminderungsventileinrichtung vorzusehen, um die hydraulische Bremsanlage während der Rekuperationsphase einregeln zu können. Als nachteilig hat es sich hierbei erwiesen, dass der Fahrer diesen Einregelvorgang über eine Bremspedalrückwirkung als störend empfindet. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es aus der DE 10 2010 008 018 A1 bekannt, einen sogenannten Kompensator einzusetzen, der der hydraulischen Wirkung der Druckminderungsventileinrichtung entgegenwirkt. Diese bekannte Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass sie lediglich auf eine Bremsanlage mit einem Waagebalken-System anwendbar ist, und das aufgrund der rein hydraulischen Wirkungsweise immer noch eine, wenn auch minimale Verzögerung der Wirkung der Druckminderungsventileinrichtung auftritt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile auf kostengünstige und einfache Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein weiterer Hauptbremszylinder vorgesehen ist, der zumindest einen ersten und einen zweiten Kolben aufweist, die über ein erstes Verbindungsorgan miteinander gekoppelt sind und den Hauptbremszylinder in mindestens drei Kammern unterteilt, von denen mindestens eine erste und eine zweite Kammer als Hydraulikammern ausgebildet sind und die dritte Kammer ein Ausgleichsorgan aufweist und als Kompensator mit Rückstellfunktion ausgebildet ist, wobei der zweite Kolben eine Durchgangsöffnung zur fluidischen Verbindung der ersten Kammer mit der zweiten Kammer aufweist, wobei der zweite Kolben durch ein zweites Verbindungsorgan entgegen der Bremsrichtung mit einem Kolben eines Hydraulikaktuators der Druckminderungsventileinrichtung gekoppelt ist, verschließbar ist, und für den ersten oder den zweiten Kolben ein Anschlagorgan vorgesehen ist, derart, dass der Hauptbremszylinder (20) auch die Funktion einer Druckregeleinheit ausführt.
In einer ersten Ausführungsform ist ein Waagebalken vorgesehen, der mit dem Pedal in Wirkverbindung steht und dem sich jeweils ein Hauptbremszylinder anschließt. In einer zweiten Ausführungsform, die insbesondere für straßenzugelassene PKW’s vorteilhaft ist, ist als erster Hauptbremszylinder ein Tandemgeberzylinder vorgesehen.
In vorteilhafter Weise weist das erste Verbindungsorgan auf die Durchgangsöffnung angreift und zumindest in diesem Bereich hohl ausgeführt ist und mindestens eine Öffnung auf.
Um die Rückstellfunktion zu gewährleisten, weist der Kompensator ein Stahlfederorgan, eine Gasfeder, eine Pneumatikfeder, eine Hydraulikfeder oder ähnliches auf.
In vorteilhafter Weise ist das Ausgleichsorgan als Ausgleichsöffnung ausgebildet. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Ausgleichsorgan als fluidische Verbindungsleitung zwischen der dritten Kammer und dem Hydraulikaktuator ausgebildet ist oder dass das Ausgleichsorgan als fluidische Verbindungsleitung zwischen der dritten Kammer und dem Hydraulikaktuator ausgebildet ist.
Eine besonders kompakte Ausführungsform wird dadurch geschaffen, dass der Hydraulikaktuator und der Hauptbremszylinder einstückig ausgebildet sind.
Der Hydraulikaktuator kann hierbei in vorteilhafter Weise über ein 4/3-Servoventil mit einer separaten Hydraulikeinheit fluidisch verbunden. Alternativ ist es auch möglich, dass der Hydraulikaktuator über eine Zentralhydraulikeinheit ansteuerbar ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
1 einen Hydraulikschaltplan eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Ausführungsform einer Bremsanlage,
2 einen Hydraulikschaltplan eines Kraftfahrzeuges mit einer zweiten Ausführungsform einer Bremsanlage, und
3 den Hauptbremszylinder aus den 1 und 2 in einer leicht modifizierten Ausführungsform.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Hydraulikschaltplans. An einer nicht weiter dargestellten Vorderachse sind zwei Vorderräder 4, 6 vorgesehen. Entsprechend sind an einer nicht weiter dargestellten Hinterachse Hinterräder 8, 10 angeordnet. Das Kraftfahrzeug 2 kann auch als Hybridfahrzeug bezeichnet werden und weist eine nicht weiter dargestellte Elektromaschine auf, die mit der Vorderachse wirkverbunden ist und besitzt eine nicht weiter dargestellte Brennkraftmaschine, die mit der Hinterradachse wirkverbunden ist. Es sollte deutlich sein, dass es eine Vielzahl von sogenannten Hybridantrieben gibt, die alle in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
Die Elektromaschine übt hierbei einerseits die Funktion eines Elektromotors aus, wenn die Räder 4, 6 der Vorderachse durch die Elektromaschine angetrieben werden. Darüber hinaus kann die Elektromaschine in einer Rekuperationsphase, in welcher die Elektromaschine als Generator wirkt, beim Abbremsen des Kraftfahrzeuges zwei erzeugte Bremsenergien in elektrische Energie umwandeln. Die Energierückgewinnung beim Bremsen des Kraftfahrzeuges 2 wird auch als Rekuperation bezeichnet. Die beim Bremsen zurückgewonnene Energie kann in Batterien oder Kondensatoren gespeichert werden.
Neben der Rekuperation als Bremsfunktion umfasst das Kraftfahrzeug 2 eine hydraulische Bremsanlage 12. Hierbei ist ein Pedal 14 vorgesehen, das auf einen sogenannten Waagebalken 16 einwirkt. Dieser Waagebalken 16 dient dazu, eine Bremsdruckverteilung zwischen der Vorderachse und damit zwischen den Vorderrädern 4 und 6 und der Hinterachse bzw. den Hinterrädern 8 und 10 einzustellen. Hinsichtlich der Bremsdruckverteilung auf die Vorderräder 4, 6 schließen sich dem Waagebalken 16 ein erster und ein zweiter Hauptbremszylinder 18, 20 an, wobei der zweite Hauptbremszylinder 20 mit an den Vorderrädern 4, 6 angeordneten Radbremsen 22, 24 fluidisch verbunden ist. An der entgegengesetzten Seite des Waagebalkens 16 schließt sich ein dritter Hauptbremszylinder 26 an, der auf bekannte Weise fluidisch mit Radbremsen 28, 30 der Hinterräder 8, 10 verbunden ist. Sowohl der Bremsdruck, der auf die Vorderräder 4, 6 als auch der Bremsdruck, der auf die Hinterräder 8, 10 einwirkt, wird auf bekannte Weise durch Sensoren 32, 34 überwacht.
Wie bereits beschrieben, steht die Elektromaschine mit der Vorderachse des Kraftfahrzeuges 2 in Wirkverbindung und wirkt in einer Rekuperationsphase als Generator, der beim Abbremsen die erzeugte Bremsenergie in elektrische Energie umwandelt. Um nun den Bremsdruck der Bremsanlage 12 in der Rekuperationsphase zu vermindern, ist eine Druckminderungsventileinrichtung 36 vorgesehen, die den Bremsdruck, der an den Radbremsen 22, 24 der Vorderräder 4, 6 anliegt, in entsprechendem Maße zu vermindern. Die Druckminderungsventileinrichtung 36 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer separaten Hydraulikeinheit 38, die die Druckversorgung vornimmt. Die Hydraulikeinheit 38 ist über ein 4/3-Servoventil 40 mit einem Hydraulikaktuator 42 verbunden. Über diesen Hydraulikaktuator 42 kann der Bremsdruck erhöht oder vermindert werden, so dass im Wirkbereich der Druckminderungsventileinrichtung 36, in diesem Falle die Vorderachse, der Bremsdruck in der Rekuperationsphase angepasst werden kann.
Hierzu weist der Hauptbremszylinder 20 eine ersten und einen zweiten Kolben 44, 46 auf, die über ein erstes Verbindungsorgan 48 starr miteinander gekoppelt sind. Die Kolben 44, 46 unterteilen den Hauptbremszylinder 20 in drei Kammern 50, 52, 54. Die erste Kammer 50 und die zweite Kammer 52 sind als Hydraulikkammern ausgebildet, wobei die zweite Kammer 52 aufgrund des ersten Verbindungsorgans 48 ein nicht veränderbares Volumen aufweist. Die dritte Kammer 54 ist im vorliegenden Fall mit Luft gefüllt und besitzt ein Ausgleichsorgan, das hier als Ausgleichsöffnung 56 ausgeführt ist und bildet somit den Kompensator 18, der eine als störend empfundene Bewegung des Bremspedals 14 bei Einsatz der Druckminderungsventileinrichtung 36 vermeidet. Zudem ist im vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Stahlfederorgan 58 mit einer Federsteifigkeit von > 120 bar vorgesehen, das den ersten Kolben 44 gegen ein Anschlagorgan 60 vorspannt. Der erste Kolben 44 ist darüber hinaus durch ein zweites Verbindungsorgan 62 entgegen der Bremsrichtung mit einem Kolben 64 des Hydraulikaktuators 42 der Druckminderungsventileinrichtung 36 gekoppelt. Desweiteren weist der erste Kolben 44 eine Durchgangsöffnung 66 auf die in der ersten Kammer 50 derart mit einem hohl ausgeführten eine Öffnung 68 aufweisenden Bereich 70 des ersten Verbindungsorgans 48 zusammenwirkt, dass eine fluidische Verbindung der ersten und zweiten Kammer 50, 52 möglich ist. In der ersten Kammer 50 weist ein hineinreichender Teil des zweiten Verbindungsorgans 62 ein Verschlussteil 72 auf, das bei Anlage die Durchgangsöffnung 66 des ersten Kolbens 44 verschließt. Der Hydraulikaktuator 42 und der Hauptbremszylinder 20 sind im vorliegendem Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt können jedoch auch getrennt angeordnet sein.
Die Beschreibung der Bremsanlage 12 beschränkt sich nachfolgend auf die Erläuterung des Wirkbereiches der Druckminderungsventileinrichtung, also der Vorderachse. Solange keine Rekuperation der Elektromaschine stattfindet, wirkt die Bremsanlage 12 wie eine herkömmliche Bremsanlage, wobei über das Pedal 14 der Bremsvorgang ausgelöst wird und über den Waagebalken 16 und den ersten Hauptbremszylinder 18 der Bremsdruck an die zweite Kammer 52 und über die Durchgangsöffnung 66 des am Anschlagorgan 60 anliegenden ersten Kolben 44 übermittelt wird, wobei die erste Kammer 50 auf bekannte mit den Radbremsen 22, 24 fluidisch verbunden ist. Die Radbremsen 28, 30 sind fluidisch mit dem Hauptbremszylinder 26 verbunden.
Wird nun eine Rekuperationsphase eingeleitet, muss dies zwangsläufig zu einer Druckverminderung des Bremsdruckes im Bereich der Vorderachse führen. Hierbei wird der Kolben 64 des Hydraulikaktuator 42 nach rechts verschoben, wodurch das Verschlussteil 72 des zweiten Verbindungsorgans 62 die Durchgangsöffnung 66 zunächst verschließt (siehe hierzu die Position des Verschlussteils 72 in 2) und dann der erste Kolben 44 ebenfalls nach rechts verschoben wird, was zu einem Druckabfall in der ersten Hydraulikkammer 50 und damit auch an den Radbremsen 22, 24 führt. Über das erste Verbindungsorgan 48 wird auch der zweite Kolben 46 gegen die Federkraft des Federorgans 58 nach rechts verschoben und drückt Luft aus der Ausgleichsöffnung 56. Das Volumen und damit der Druck in der zweiten Kammer 52 bleiben konstant, wodurch der störende Rückwirkungseffekt vermieden wird.
2 zeigt den hydraulischen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer Bremsanlage 12, wie sie üblicher Weise bei straßenzugelassenen PKW’s Verwendung findet. Anstatt eines Waagebalkens 16 (siehe hierzu 1) findet hier eine einfache Hebelanordnung 17 Verwendung, die mit einem ersten Hauptbremszylinder 18‘ in Wirkverbindung steht. Der erste Hauptbremszylinder 18‘ ist hierbei als Tandemgeberzylinder ausgebildet, der zwei Kolben 74, 76 aufweist, die zwei Hydraulikkammern 78, 80 ausbilden. Hierbei ist die Hydraulikkammer 78 den Radbremsen 28, 30 der Hinterradachse fluidisch zugeordnet. Die Hydraulikkammer 78 ist vergleichbar mit der Hydraulikkammer des ersten Hauptbremszylinders 18 in 1 und ist hierbei zusammen mit Hydraulikkammer 50 des Hauptbremszylinders 20 verantwortlich für den Bremsdruck, der auf die Radbremsen 22, 24 einwirkt. Die Bremsdruckverminderung in einer Rekuperationsphase läuft wie unter 1 beschrieben ab.
3 zeigt nun eine leicht modifizierte Ausführungsform des Hauptbremszylinders 20. Das Ausgleichsorgan ist hier nicht als Ausgleichsöffnung 56 sondern als fluidische Verbindungsleitung 57 zwischen der dritten Kammer 54 und dem Hydraulikaktuator (42) ausgebildet. Alternativ könnte die Kammer 54 kann jedoch auch über eine fluidische Verbindungsleitung mit einem nicht weiter dargestellten Ausgleichsreservoir verbunden sein.
Es bleibt noch an zu merken, dass der Hauptbremszylinder 20 und der Hydraulikaktuator 42 natürlich auch in voneinander getrennten Gehäuseteilen angeordnet sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010008018 A1 [0002, 0002]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb, der mindestens ein Rad (4, 6, 8, 10) umfasst, das durch eine elektrische Maschine antreibbar ist, wobei eine Rekuperationseinrichtung vorgesehen ist, die in einer Rekuperationsphase bei einem Bremsvorgang eine Rekuperation von Energie ermöglicht, wobei eine Bremsanlage (12) mit einem Pedal (14), mindestens einem Hauptbremszylinder (18, 20, 26) und mindestens einer Radbremse (22, 24, 28, 30) vorgesehen ist, die die Radbremse (22, 24, 28, 30) aufgrund einer Bewegung des Pedals (14) und einer Bewegung mindestens eines Kolbens in Bremsrichtung im Hauptbremszylinder (18, 18‘) mittels eines Bremsdruckes fluidisch betätigt, wobei eine Druckminderungsventileinrichtung (36) vorgesehen ist, die in der Rekuperationsphase den Bremsdruck vermindert und wobei ein Kompensator (18) zur Kompensation einer hydraulischen Wirkung der Druckminderungsventileinrichtung (36) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Hauptbremszylinder (20) vorgesehen ist, der zumindest einen ersten und einen zweiten Kolben (44, 46) aufweist, die über ein erstes Verbindungsorgan (48) miteinander gekoppelt sind und den Hauptbremszylinder (20) in mindestens drei Kammern (50, 52, 54) unterteilt, von denen mindestens eine erste und eine zweite Kammer (50, 52) als Hydraulikammern ausgebildet sind und die dritte Kammer (54) ein Ausgleichsorgan (56, 57) aufweist und als Kompensator mit Rückstellfunktion ausgebildet ist, wobei der erste Kolben (44) eine Durchgangsöffnung (66) zur fluidischen Verbindung der ersten Kammer mit der zweiten Kammer (50, 52) aufweist, wobei der erste Kolben (44) durch ein zweites Verbindungsorgan (62) entgegen der Bremsrichtung mit einem Kolben (64) eines Hydraulikaktuators (42) der Druckminderungsventileinrichtung (36) gekoppelt ist, verschließbar ist, und für den ersten oder den zweiten Kolben (44, 46) ein Anschlagorgan (60) vorgesehen ist, derart, dass der Hauptbremszylinder (20) auch die Funktion einer Druckregeleinheit ausführt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Waagebalken (16) vorgesehen ist, der mit dem Pedal (14) in Wirkverbindung steht und dem sich jeweils ein Hauptbremszylinder (18, 26) anschließt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Hauptbremszylinder (18’) ein Tandemgeberzylinder vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsorgan (48) auf die Durchgangsöffnung (66) angreift und zumindest in diesem Bereich hohl ausgeführt ist und mindestens eine Öffnung (68) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (18) ein Stahlfederorgan (58), eine Gasfeder, eine Pneumatikfeder, eine Hydraulikfeder oder ähnliches aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsorgan als Ausgleichsöffnung (56) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsorgan als fluidische Verbindungsleitung (57) zwischen der dritten Kammer (54) und dem Hydraulikaktuator (42) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsorgan als fluidische Verbindungsleitung zwischen der dritten Kammer (54) und einem Ausgleichsreservoir ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikaktuator (42) und der Hauptbremszylinder (20) einstückig ausgebildet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikaktuator (42) über ein 4/3-Servoventil (40) mit einer separaten Hydraulikeinheit (38) fluidisch verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikaktuator (42) über eine Zentralhydraulikeinheit ansteuerbar ist.