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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2011 004 983 A1 ist ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit einem Hauptbremszylinder und mit einer Bremsdruckausgleichseinrichtung in Form eines Tandem-Zylinders beschrieben. Jedem Radbremszylinder des Bremssystems ist je ein Radeinlassventil und je ein Radauslassventil zugeordnet. Jeweils zwei der Radeinlassventile sind über je ein erstes Magnetventil an dem Hauptbremszylinder und über je ein zweites Magnetventil an die Bremsdruckausgleichseinrichtung angebunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft Bremssysteme, bei welchen der in dem mindestens einen Radbremszylinder vorliegende Bremsdruck mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung unabhängig von mindestens einem Innendruck in dem Hauptbremszylinder einstellbar ist. Wahlweise kann der Bremsdruck in dem mindestens einen Radbremszylinder mittels des Hauptbremszylinders (d.h. mittels einer Betätigung eines Bremsbetätigungselements durch den Fahrer und/oder mittels eines Bremskraftverstärkers) unabhängig von der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung festgelegt werden oder mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung unabhängig von dem Hauptbremszylinder reduziert/gesteigert werden. Gleichzeitig ist bei den Bremssystemen ein hydraulischer Widerstand, welcher zum Verschieben von Bremsflüssigkeit zwischen der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung und dem mindestens einen daran angebundenen Radbremszylinder zu überwinden ist, reduziert. Jedes der erfindungsgemäßen Bremssysteme weist eine Ventilanordnung auf, bei welchen zum Transferieren von Bremsflüssigkeit zwischen der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung und dem mindestens einen daran angebundenen Radbremszylinder im Wesentlichen nur der hydraulische Widerstand eines dazwischen angeordneten Steuerventils zu überwinden ist. Aufgrund der vorteilhaften Ventilanordnung der erfindungsgemäßen Bremssysteme ergeben sich somit beim Reduzieren/Steigern des Bremsdrucks in dem mindestens einen an der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung angebundenen Radbremszylinders mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung geringere hydraulische Verluste.
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Die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung der erfindungsgemäßen Bremssysteme muss deshalb nicht mit einem leistungsstarken Motor oder mit einem zum Zusammenwirken mit einem leistungsstarken Motor geeigneten Getriebe ausgestattet sein. Für die erfindungsgemäßen Bremssysteme ist deshalb eine Vielzahl von motorisierten Kolben-Zylindervorrichtungen geeignet, welche kostengünstig herstellbar sind, wenig Energie verbrauchen und einen geringen Bauraumbedarf haben. Die erfindungsgemäßen Bremssysteme sind deshalb kostengünstig herstellbar und leicht an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, verbaubar.
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Vorzugsweise ist während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung eine Verschiebung von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung in den einzigen angebundenen Radbremszylinder oder in zumindest einen der angebundenen Radbremszylinder ausschließlich mittels des einzigen Steuerventils des Bremssystems oder mittels höchstens einem der Steuerventile des Bremssystems steuerbar. Die für eine derartige Verschiebung von Bremsflüssigkeit erforderliche hydraulische Leistung, welche in der Regel maßgeblich durch Drosselverluste an jedem durchströmten Ventil bestimmt ist, ist somit in diesem Fall besonders niedrig. Die Tatsache, dass nur das jeweilige Steuerventil für die Verschiebung von Bremsflüssigkeit zu durchströmen ist, ist deshalb eine vorteilhafte Neuerung gegenüber der herkömmlichen Notwendigkeit zum Durchströmen von mindestens zwei in Serie geschalteten Ventilen um mittels einer Druckausgleichseinrichtung einen Bremsdruck in mindestens einem Radbremszylinder zu variieren.
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Beispielsweise ist nur der einzige Radbremszylinder des Bremssystems oder einer der Radbremszylinder des Bremssystems mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbunden, wobei der mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbundene Radbremszylinder ausschließlich über den ventilfreien Leitungsweg mit dem einzigen Steuerventil des Bremssystems verbunden ist, und wobei das einzige Steuerventil ausschließlich über den weiteren ventilfreien Leitungsweg mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbunden ist.
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Als Alternative dazu können auch mehrere mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbundene Radbremszylinder des Bremssystems ausschließlich über den jeweiligen ventilfreien Leitungsweg mit dem mindestens einen Steuerventil des Bremssystems verbunden sein, wobei das mindestens eine Steuerventil des Bremssystems ausschließlich über den mindestens einen weiteren Leitungsweg mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbunden ist. In beiden Fällen muss pro Radbremszylinder, in welchem eine Bremsdrucksteigerung oder eine Bremsdruckreduzierung gewünscht ist, nur ein Steuerventil durchströmt werden. Die Anforderungen bezüglich einer Durchlassfähigkeit des jeweiligen Steuerventils reduzieren sich somit. Ein Arbeitsaufwand, welcher zur Entwicklung von Steuerventilen, welche hohen Anforderungen bezüglich ihrer Durchlässigkeit genügen, kann damit eingespart werden.
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Vorteilhafterweise weist das Bremssystem für jeden mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbundenen Radbremszylinder genau ein zugeordnetes Steuerventil als das mindestens eine Steuerventil auf, wobei während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung die Verschiebung von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung in den jeweiligen Radbremszylinder ausschließlich mittels des zugeordneten Steuerventils steuerbar ist. Da die den jeweiligen Radbremszylindern eigens zugeordneten Steuerventile nur vergleichsweise geringen Anforderungen im Hinblick auf ihre Durchlassfähigkeit genügen müssen, ist die Zuordnung von je einem Steuerventil an jedem mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung verbundenen Radbremszylinder kaum mit einer Steigerung der Kosten oder des Bauraumbedarfs des Bremssystems verbunden. Die Erfindung schafft somit eine kostengünstige und wenig Bauraum beanspruchende Möglichkeit zur Zuordnung genau eines eigenen Steuerventils an mehrere Radbremszylinder, wodurch während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung der in den damit verbundenen Radbremszylindern vorliegende Bremsdruck radindividuell einstellbar ist.
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Insbesondere kann das Bremssystem für jeden Radbremszylinder genau ein zugeordnetes Steuerventil als das mindestens eine Steuerventil aufweisen. Eine radindividuelle Druckeinstellung ist somit mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung für alle Radbremszylinder des Bremssystems/Räder des damit ausgestatteten Fahrzeugs möglich.
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Beispielsweise kann das mindestens eine Steuerventil ein Trennventil und/oder ein stetig steuerbares Ventil sein. Somit ist eine Vielzahl verschiedener Ventiltypen als das mindestens eine Steuerventil einsetzbar.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Bremssystems ist der einzige Radbremszylinder des Bremssystems oder mindestens einer der Radbremszylinder des Bremssystems über zumindest ein Radauslassventil mit einem Bremsflüssigkeitsreservoir verbunden. Eine Bremsdruckreduzierung in dem mindestens einen an dem Bremsflüssigkeitsreservoir angebundenen Radbremszylinder ist somit schnell und verlässlich ausführbar, ohne dass die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung für ein Absaugen von Bremsflüssigkeit aus dem jeweiligen Radbremszylinder auszulegen ist.
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Das einzige Radauslassventil des Bremssystems oder mindestens eines der Radauslassventile des Bremssystems kann ein stetig steuerbares Radauslassventil sein. Als Alternative oder als Ergänzung dazu ist auch mindestens ein Trennventil für das mindestens eine Radauslassventil des Bremssystems einsetzbar. Das mindestens eine Steuerventil und das mindestens eine Radauslassventil des Bremssystems können auch vom gleichen Typ sein. Mittels dieses Gleichheitskonzepts ergeben sich Kostenvorteile bei der Ausstattung des Bremssystems mit dem mindestens einen Steuerventil und dem mindestens einen Radauslassventil.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Bremssystem auch eine Steuervorrichtung umfassen, mittels welcher die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung und das mindestens eine Steuerventil des Bremssystems ansteuerbar sind. Die Steuervorrichtung ist in diesem Fall zusammen mit dem Bremssystem in ein gemeinsames Gehäuse integrierbar.
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Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung für eine sequenzielle Ansteuerung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung und der Steuerventile des Bremssystems ausgelegt. In diesem Fall ist eine radindividuelle Bremsdruckeinstellung in den an den Steuerventilen angebundenen Radbremszylindern leicht und verlässlich ausführbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremssystems; und
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremssystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremssystems.
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Das in 1 schematisch dargestellte Bremssystem ist in einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einsetzbar. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einsetzbarkeit des Bremssystems nicht auf einen bestimmten Fahrzeugtyp limitiert ist.
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Das Bremssystem hat einen Hauptbremszylinder 10 und mindestens einen Bremskreis 12a und 12b mit mindestens einem Radbremszylinder 14a bis 14d. Die in 1 dargestellte Ausbildung des Hauptbremszylinders 10 als Tandem-Hauptbremszylinder 10 ist nur beispielhaft zu interpretieren. Beispielsweise kann anstelle des skizzierten Zweikammer-Hauptbremszylinders 10 auch ein Dreikammer-Hauptbremszylinder (mit Vorbefüllungsfunktion) in das Bremssystem eingesetzt sein. Auch die Ausstattung des Bremssystems der 1 mit zwei Bremskreisen 12a und 12b mit je zwei Radbremszylindern 14a bis 14d ist hier nur als Beispiel zu verstehen. Die Ausbildbarkeit des Bremssystems ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Bremskreisen 12a und 12b oder von Radbremszylindern 14a bis 14d limitiert. Des Weiteren kann bei einem Bremssystem mit genau vier Radbremszylindern 14a bis 14d eine parallel-Bremskreisaufteilung (II-Bremskreisaufteilung) oder eine X-Bremskreisaufteilung am damit ausgestatteten Fahrzeug vorliegen.
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Das Bremssystem umfasst auch eine motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16. Unter der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche einen verstellbaren Kolben umfasst, der über ein Gewinde mit einem (externen oder internen) Motor der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Kolben mittels des Motors entlang einer vorgegebenen Gerade linear verstellbar. Der Kolben kann insbesondere mittels eines Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 wahlweise in zwei Richtungen verstellbar sein. Die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann beispielsweise ein elektromechanischer Plunger sein. Es wird darauf hingewiesen, dass unter der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 keine Pumpe zu verstehen ist.
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Die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 ist über mindestens ein Steuerventil 18a bis 18d mit mindestens einem der Radbremszylinder 14a bis 14d des Bremssystems verbunden. Die Anbindung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 über das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d an den mindestens einen der Radbremszylinder 14a bis 14d ist derart ausgebildet, dass, sofern das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d zumindest teilweise offen ist, mittels eines Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 (zumindest) Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in den mindestens einen mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundenen Radbremszylinder 14a bis 14d transferierbar ist. Insbesondere kann, sofern das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d zumindest teilweise offen ist, mittels eines Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 auch Bremsflüssigkeit aus dem mindestens einen mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundenen Radbremszylinder 14a bis 14d in die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 transferierbar sein.
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Jeder mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundene Radbremszylinder 14a bis 14d ist ausschließlich über je einen ventilfreien Leitungsweg 20a bis 20d mit dem einzigen Steuerventil des Bremssystems oder mit höchstens einem der Steuerventile 18a bis 18d des Bremssystems verbunden. (Die Anzahl der ventilfreien Leitungswege 20a bis 20d kann gleich der Anzahl der Steuerventile 18a bis 18d, über welche jeder angebundene Radbremszylinder 14a bis 14d mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden ist, sein.) Das über den mindestens einem ventilfreien Leitungsweg 20a bis 20d mit dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d verbundene Steuerventil 18a bis 18d ist ausschließlich über mindestens einen weiteren ventilfreien Leitungsweg 22 mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden. Unter den ventilfreien Leitungswegen 20a bis 20d und 22 sind Leitungen/Leitungsabschnitte ohne ein Ventil zu verstehen. Es wird darauf hingewiesen, dass einer der Leitungswege 20a bis 20d und 22 auch aus mehreren miteinander verbundenen Leitungen/Leitungsabschnitten (alle ohne ein Ventil) zusammengesetzt sein kann. Die ventilfreien Leitungswege 20a bis 20d und 22 können ineinander münden, bzw. sich zu getrennten Leitungsabschnitten aufzweigen.
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Jeder angebundene Radbremszylinder 14a bis 14d ist damit derart mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden, dass sich zwischen der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 und jedem dieser Radbremszylinder 14a bis 14d jeweils eine hydraulische Verbindung erstreckt, entlang welcher nur ein einziges Steuerventil 18a bis 18d zu durchströmen ist. Deshalb ist eine zum Transferieren von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in den mindestens einen daran angebundenen Radbremszylinder 14a bis 14d aufzubringende hydraulische Leistung vergleichsweise niedrig. (In der Regel ergibt sich die aufzubringende hydraulische Leistung maßgeblich nur aus den Drosselverlusten an dem lediglich einen durchströmten Steuerventil 18a bis 18d pro hydraulischer Verbindung.) Die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 benötigt somit nur einen leistungsschwächeren und damit kleineren Motor (als Antriebsmotor) gegenüber dem Stand der Technik. Auch das mit dem Motor zusammenwirkende Getriebe der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann kleiner und leichter ausgebildet sein. Die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 ist deshalb auf kostengünstige Weise mit einem geringeren Gewicht und mit einem geringeren Bauraumbedarf ausbildbar. Auch eine unten genauer beschriebene Steuervorrichtung 24 zum Ansteuern der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann so einfach ausgebildet sein, dass ihr Bauraumbedarf und ihre Herstellungskosten gering sind. Des Weiteren verbraucht der Betrieb der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 aufgrund der relativ geringen aufzubringenden hydraulischen Leistung selbst im hochdynamischen Betätigungsfall weniger Energie als beim Stand der Technik üblich.
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Während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 ist eine Verschiebung von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in zumindest einen der angebundenen Radbremszylinder 14a bis 14d ausschließlich mittels des einzigen Steuerventils des Bremssystems oder mittels höchstens einem der Steuerventile 18a bis 18d des Bremssystems steuerbar. Damit ist auch nur das jeweilige Steuerventil 18a bis 18d für eine derartige Verschiebung von Bremsflüssigkeit zu durchströmen. Selbst für einen hochdynamischen Bremsdruckaufbau sind die Anforderungen bezüglich der Durchlässigkeit des jeweiligen Steuerventils 18a bis 18d deshalb vergleichsweise gering. Das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d kann insbesondere ein einfach ausgeführtes Ventil, wie beispielsweise ein Trennventil (Schaltventil) und/oder ein stetig steuerbares Ventil (stetig regelbares Ventil, Regelventil), sein.
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Sofern das Bremssystem mit mehreren Steuerventilen 18a bis 18d ausgestattet ist, können diese auch gemischt als Trennventile (Schaltventile) und stetig steuerbare Ventile (stetig regelbare Ventile, Regelventile) ausgebildet sein. Beispielsweise können an einer ersten Achse (z.B. einer Vorderachse) Trennventile als Steuerventile 18a bis 18d und an einer zweiten Achse (wie z.B. einer Hinterachse) stetig steuerbare Ventile als Steuerventile 18a bis 18d eingesetzt sein.
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In der Ausführungsform der 1 ist jedes Steuerventil 18a bis 18d ein Wegeventil mit zwei Schaltstellungen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die in 1 dargestellten Steuerventile 18a bis 18d nur ein mögliches Beispiel wiedergeben.
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Der mindestens eine mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundene Radbremszylinder 14a bis 14d kann zusätzlich über mindestens ein Schaltventil 26a bis 26d mit dem Hauptbremszylinder 10 verbunden sein. Somit ist eine parallele Anordnung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 zu dem Hauptbremszylinder 10 möglich. Nach einem Schließen des mindestens einen Schaltventils 26a bis 26d und einem Öffnen des mindestens einen Steuerventils 18a bis 18d kann deshalb der in dem mindestens einen angebundenen Radbremszylinder 14a bis 14d vorliegende Bremsdruck mittels eines Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 unabhängig von einem Innendruck in dem Hauptbremszylinder 10 eingestellt werden. Das Bremssystem weist somit eine volle Volumenverblendfähigkeit auf. Demgegenüber ist nach einem Schließen des mindestens einen Steuerventils 18a bis 18d und einem Öffnen des mindestens einen Schaltventils 26a bis 26d der in dem mindestens einen Radbremszylinder 14a bis 14d vorliegende Bremsdruck mittels einer Betätigung eines an dem Hauptbremszylinder 10 angebundenen Bremsbetätigungselements 28 (z.B. eines Bremspedals) und/oder mittels eines (nicht skizzierten) Bremskraftverstärkers variierbar. Außerdem kann über ein Schließen nur einiger der Steuerventile 18a bis 18d und lediglich einiger der Schaltventils 26a bis 26d gewährleistet werden, dass der Fahrer über den Hauptbremszylinder 10 in einige der Radbremszylinder 14a bis 14d einbremsen kann, während der Bremsdruck in anderen der Radbremszylinder 14a bis 14d mittels der Kolben-Zylindervorrichtung 16 einstellbar ist.
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Bei dem Bremssystem der 1 sind mehrere mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundene Radbremszylinder 14a bis 14d (ausschließlich über den jeweiligen ventilfreien Leitungsweg 20a bis 20d) mit dem mindestens einen Steuerventil 18a bis 18d verbunden. Außerdem ist das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d ausschließlich über den weiteren ventilfreien Leitungsweg 22 mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden. Das Bremssystem der 1 weist für jeden mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundenen Radbremszylinder 14a bis 14d genau ein zugeordnetes Steuerventil 18a bis 18d als das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d auf. Während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 ist die Verschiebung von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in den jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d deshalb ausschließlich mittels des zugeordneten Steuerventils 18a bis 18d steuerbar.
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Speziell weist das Bremssystem der 1 für jeden (seiner) Radbremszylinder 14a bis 14d genau ein zugeordnetes Steuerventil 18a bis 18d als das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d auf. Damit können die Bremsdrücke in allen Radbremszylindern 14a bis 14d mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 radindividuell eingestellt werden.
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Bei dem mit vier Radbremszylindern 14a bis 14d ausgestatteten Bremssystem verteilt sich außerdem ein von der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 erzeugter Volumenstrom direkt auf die vier Radbremszylinder 14a bis 14d, wobei der zu überwindende hydraulische Widerstand im Wesentlichen allein durch die vier parallel angeordneten Steuerventile 18a bis 18d bestimmt wird. Dies ist ein Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei welchem ein derartiger Volumenstrom in der Regel durch mindestens zwei in Serie geschaltete Ventile zu treiben ist. (Herkömmlicherweise ist häufig ein derartiger Volumenstrom durch mindestens ein Ventil pro Bremskreis 12a und 12b und jeweils ein Radeinlassventil für jeden Radbremszylinder 14a bis 14d zu treiben.) Das in 1 skizzierte Bremssystem weist damit gegenüber dem Stand der Technik eine leichtere Transferierbarkeit von Bremsflüssigkeit aus der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in seine Radbremszylinder 14a bis 14d auf.
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Man kann das Bremssystem der 1 auch damit umschreiben, dass die Funktion der Steuerventile 18a bis 18d mit einer Funktion von eingesparten Radeinlassventilen zusammengelegt ist. Mittels der Einsparung von Radeinlassventilen an dem Bremssystem sind dessen Gewicht reduzierbar und dessen Bauraumbedarf verkleinerbar. Außerdem in mittels der Einsparung von Radeinlassventilen das Bremssystem billiger herstellbar. Mittels der realisierten Kombination eines Radeinlassventils und eines Ventils zum Anbinden der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 zu einem Steuerventil 18a bis 18d halbieren sich insbesondere die Durchflussanforderungen an das jeweilige Steuerventil 18a bis 18d (gegenüber dem herkömmlichen zusätzlich zu dem Radeinlassventil verwendeten Ventil zum Anbinden der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16).
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Bei dem Bremssystem der 1 ist außerdem mindestens einer der Radbremszylinder 14a bis 14d des Bremssystems über mindestens ein Radauslassventil 30a bis 30d mit einem Bremsflüssigkeitsreservoir 32 verbunden. Speziell ist jeder Radbremszylinder 14a bis 14d des Bremssystems über je ein Radauslassventil 30a bis 30d an das Bremsflüssigkeitsreservoir 32 angebunden. Jedem Rad/Radbremszylinder 14a bis 14d sind damit genau je ein Steuerventil 18a bis 18d, je ein Schaltventil 26a und 26d und je ein Radauslassventil 30a bis 30d zugeordnet.
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Das mindestens eine Radauslassventil 30a bis 30d kann beispielsweise ein stetig steuerbares/stetig stellbares Ventil (Regelventil) sein. Es kann jedoch auch mindestens ein Trennventil als das mindestens eine Radauslassventil 30a bis 30d eingesetzt werden. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann auf eine Ausstattung des Bremssystems mit mindestens einem Radauslassventil 30a bis 30d jedoch auch verzichtet werden.
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Optionaler Weise weist das Bremssystem der 1 auch eine Simulatorvorrichtung 34 auf, welche über ein Simulatorventil 36 an mindestens einer Kammer des Hauptbremszylinders 10 angebunden ist. Nach einem Schließen der Schaltventile 26a bis 26d und einem Öffnen des Simulatorventils 36 kann der Fahrer mittels einer Betätigung des Bremsbetätigungselements 28 in die Simulatorvorrichtung 34 einbremsen. Der Fahrer hat somit trotz des Schließens der Schaltventile 26a bis 26d zur Abkopplung der Radbremszylinder 14a bis 14d ein angenehmes (standardgemäßes) Bremsbetätigungsgefühl (Pedalgefühl).
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Die oben schon erwähnte Steuervorrichtung 24 ist dazu ausgelegt, die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 und das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d des Bremssystems anzusteuern. Speziell ist die Steuervorrichtung 24 für eine simultane Ansteuerung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 und der Steuerventile 18a bis 18d des Bremssystems ausgelegt. Optionaler Weise können auch das mindestens eine Schaltventil 26a bis 26d, das mindestens eine Radauslassventil 30a bis 30d und/oder das Simulatorventil 36 mittels der Steuervorrichtung 24 ansteuerbar/schaltbar sein.
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Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 24 zum Ausführen der im Weiteren beschriebenen vorteilhaften Funktionsweise ausgelegt sein. Die Steuervorrichtung 24 kann dabei von mindestens einem Drucksensor 38, mindestens einen Bremsbetätigungselement-Sensor 40 und mindestens einem Sensor 42 der motorisierten Kolben-Zylindereinheit 16 unterstützt werden. Die im Weiteren beschriebene Auslegung der Steuervorrichtung 24 ist jedoch nur optional:
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Betätigt der Fahrer das Bremsbetätigungselement 28, so kann mittels der Steuervorrichtung 24 mindestens ein Soll-Bremsdruck für mindestens einen der Radbremszylinder 14a bis 14d unter Berücksichtigung einer Betätigungsstärke der Betätigung des Bremsbetätigungselements 28 festgelegt werden. Zum Einstellen des mindestens einen festgelegten Soll-Bremsdrucks in dem mindestens einen Radbremszylinder 14a bis 14d kann die Steuervorrichtung 24 zuerst das mindestens eine Schaltventil 26a bis 26d und das mindestens eine Radauslassventil 30a bis 30d in den geschlossenen Zustand steuern, während das Simulatorventil 36 mittels der Steuervorrichtung 24 geöffnet wird. Der Fahrer verschiebt deshalb mittels der Betätigung des Bremsbetätigungselements 28 lediglich Bremsflüssigkeit über das geöffnete Simulatorventil 36 in die Simulatorvorrichtung 34. Das Einstellen eines dem Bremswunsch des Fahrers entsprechenden Soll-Bremsdrucks in dem mindestens einen Radbremszylinder 14a bis 14d kann erfolgen, indem mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 Bremsflüssigkeit in den mindestens einen Radbremszylinder 14a bis 14d verschoben wird.
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Wenn in mindestens einem der Radbremszylinder 14a bis 14d eine konstante Bremsdruckeinhaltung eines vorher eingestellten Bremsdrucks, insbesondere Einhalten eines Bremsdrucks von (nahezu) Null, gewünscht ist, kann während des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 das mindestens eine zugeordnete Steuerventil 18a bis 18d geschlossen bleiben. Andernfalls kann zum Einstellen/Realisieren eines festgelegten Soll-Bremsdrucks wahlweise ein Druckaufbau oder ein Druckabbau in dem jeweiligen Radbremszylinder 14b bis 14d mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 ausgeführt werden, während das mindestens eine dem jeweiligen Radbremszylinder 14b bis 14d zugeordnete Steuerventil 18a bis 18d offen gesteuert wird. (Für einen Druckaufbau wird der Kolben der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in eine Druckaufbaurichtung verstellt. Ebenso kann durch ein Verstellen des Kolbens der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in eine der Druckaufbaurichtung entgegen gerichtete Rückwärtsrichtung ein Druckabbau ausführbar sein.)
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Außerdem können auch unterschiedliche Bremsdrücke ungleich Null in den Radbremszylindern 14a bis 14d realisiert werden. Insbesondere können mittels des Betriebs der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 unterschiedliche Soll-Bremsdrücke in mehreren Radbremszylindern 14a bis 14d nacheinander eingestellt werden, wobei während eines Einstellens genau eines der unterschiedlichen Soll-Bremsdrücke in genau einem der Radbremszylinder 14a bis 14d lediglich das zugeordnete Steuerventil 18a bis 18d von der Steuervorrichtung 24 offen gehalten wird, während die Radbremszylinder 14b bis 14d mit abweichenden Soll-Bremsdrücken mittels eines Geschlossenhaltens der ihnen zugeordneten Steuerventile 18b bis 18d von der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 abgekoppelt bleiben. Dabei sind verschiedene Druckaufbaustrategien ausführbar:
Bei einer möglichen Druckaufbaustrategie kann zuerst der festgelegte höchste Soll-Bremsdruck und zuletzt der niedrigste festgelegte Soll-Bremsdruck mittels der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d aufgebaut werden. Diese Reihenfolge bei der Druckeinstellung in den Radbremszylindern 14a bis 14d ist jedoch keinesfalls fest vorgegeben, sondern kann aus einer Vielzahl verschiedener Druckaufbaustrategien ausgewählt werden. Eine geeignete Druckaufbaustrategie kann beispielsweise sein, dass ein Druckabbau in einem Radbremszylinder 14a bis 14d vor einem Druckaufbau in einem anderen Radbremszylinder 14a bis 14d ausgeführt wird. Bei einer weiteren geeigneten Druckaufbaustrategie wird zuerst der niedrigste festgelegte Soll-Bremsdruck in dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d und zuletzt der höchste festgelegte Soll-Bremsdruck in dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d aufgebaut.
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Alternativ können auch unterschiedliche Soll-Bremsdrücke in mehreren Radbremszylindern 14a bis 14d gleichzeitig aufbaubar sein, indem während des Aufbauens des höchsten Soll-Bremsdrucks mittels der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 lediglich der jeweilige Radbremszylinder 14a bis 14d konstant offen gesteuert wird und gleichzeitig der mindestens eine Soll-Bremsdruck zwischen Null und dem höchsten Soll-Bremsdruck in dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d mittels eines gepulsten Schaltens oder einer Delta-p-Regelung des zugeordneten Steuerventils 18a bis 18d eingestellt wird. (Wahlweise kann dazu auch mindestens ein Radauslassventil 30a bis 30d kurzzeitig geöffnet werden.)
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Erschöpft sich während des Realisierens des mindestens einen Soll-Bremsdrucks das Arbeitsvolumen der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16, kann Bremsflüssigkeit über eine an der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 angebundene Saugleitung 44 aus dem Bremsflüssigkeitsreservoir 32 nachgesaugt werden. Sofern dazu der Kolben der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in eine der Druckaufbaurichtung entgegen gerichtete Rückwärtsrichtung verstellt wird, können die Steuerventile 18a bis 18d gleichzeitig geschlossen werden.
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Eine Überbelastung des Motors oder des Getriebes/einer Getriebemechanik der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 ist selbst bei einer Einhaltung einer guten Qualität der Druckeinstellung vermeidbar, indem während eines Verstellens des Kolbens der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 in die Druckaufbaurichtung nicht alle Steuerventile 18a bis 18d gleichzeitig geschlossen werden. Durch das Offenhalten mindestens eines Steuerventils 18a bis 18d während des Verstellens des Kolbens in die Druckaufbaurichtung ist ein elastischer Druckraum zur Vermeidung der Überbelastung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 realisierbar.
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Bei einer Funktionsbeeinträchtigung oder einem Ausfall der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann der Fahrer über eine Betätigung des Bremsbetätigungselements 28 noch in alle Radbremszylinder 14a bis 14d einbremsen. In einer derartigen Situation können die Schaltventile 26a bis 26d mittels der Steuervorrichtung 24 offen gesteuert werden, während die Steuerventile 18a bis 18d (und das evtl. vorhandene Simulatorventil 36) geschlossen gehalten werden. Eine Blockierung eines Rads kann durch ein kurzzeitiges Öffnen des dem jeweiligen Radbremszylinder 14a bis 14d zugeordneten Schaltventils 26a bis 26d behoben werden.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Steuerventil 18a bis 18d mindestens ein stromlos geschlossenes Ventil. Sofern an dem Bremssystem vorhanden, werden für das mindestens eine Schaltventil 26a und 26b mindestens ein stromlos offenes Ventil und/oder für das mindestens eine Auslassventil 30a bis 30d und/oder das Simulatorventil 36 mindestens ein stromlos geschlossenes Ventil bevorzugt. In diesem Fall werden die Ventile 18a bis 18d, 26a und 26b, 30a bis 30d und/oder 36 bei einer Beeinträchtigung einer Stromversorgung des Bremssystems oder bei einem Ausfall des Bordnetzes automatisch so geschaltet, dass der Fahrer noch direkt in die Radbremszylinder 14a bis 14d einbremsen kann. (Aufgrund der vorteilhaften Auslegung der Ventile 18a bis 18d, 26a und 26b, 30a bis 30d und/oder 36 werden in einer derartigen Situation die Ventile 18a bis 18d, 30a bis 30d und 36 automatisch geschlossen, während die Schaltventile 26a bis 26d geöffnet bleiben. Man spricht bei einer derartigen Situation häufig auch von einem Backup.) Aufgrund des Verzichts auf eine Ausstattung des Bremssystems mit einem Radeinlassventil verringert sich auch der im Backup vom Fahrer zu überwindende hydraulische Widerstand des Bremssystems. Selbst im Backup des Bremssystems ist damit das Einbremsen in die Radbremszylinder 14a bis 14d für den Fahrer kraftmäßig erleichtert. Sichergestellt ist auch ein erhöhter Freiheitsgrad bei der Auslegung der (für ein vorteilhaftes Backup-Verhalten geeigneten) Flächen des Hauptbremszylinders 10 und der Auslegung der mindestens einen Fläche der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 (passend zur Volumenaufnahme unter allen Betriebsbedingungen). Damit erhöhen sich auch die gestalterischen Freiheitsgrade bei der Konstruktion des Bremssystems der 1.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuervorrichtung 24 außerdem dazu ausgelegt mittels einer Ansteuerung der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 und einzelner Steuerventile 18a bis 18d und eines Vergleichs des dabei erzielten Druckaufbaus in den jeweiligen Radbremszylindern 14a bis 14d mit mindestens einem geeigneten Test-/Vergleichsmuster nicht nur eine Leckage an zumindest einem der Radbremszylinder 14a bis 14d zu erkennen, sondern auch den mindestens einen betroffenen Radbremszylinder 14a bis 14d zu identifizieren. Der mindestens eine betroffene Radbremszylinder kann anschließend abgesperrt/abgekoppelt werden, indem das mindestens eine Schaltventil 26a bis 26d des betroffenen Radbremszylinders 14a bis 14d von der Steuervorrichtung 24 geschlossen gehalten wird. Diese Funktion ist auch während eines teilaktiven Backups möglich. Ein Notbetrieb des Bremssystems ist somit trotz der Leckage noch aufrechterhaltbar. Wahlweise kann die Steuervorrichtung 24 in diesem Fall auch dazu ausgelegt sein, lediglich eine eingeschränkte Version der radindividuellen Druckeinstellung auszuführen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremssystems.
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Wie anhand des Bremssystems der 2 erkennbar ist, kann bei der Ausstattung des Bremssystems auf Radauslassventile ganz oder achsweise verzichtet werden. Durch ein zumindest achsweises Weglassen der Radauslassventile (wie auch der Radeinlassventile) kann das Bremssystem leichter, raumsparender und kostengünstiger hergestellt werden. (Insbesondere ein Gewicht und eine Größe des Hydraulikaggregats des Bremssystems sind auf diese Weise reduzierbar.) Das Bremssystem ist somit vorteilhaft von einem offenen in ein geschlossenes System umwandelbar.
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Vor allem wenn der Motor der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 hochdynamisch betreibbar ist, kann bei der Ausstattung des jeweiligen Bremssystems auf Radauslassventile verzichtet werden. Während einer ABS-Regelung können die Bremsdrücke in den einzelnen Radbremszylindern 14a bis 14d nacheinander eingestellt werden. Das Volumen in dem Bremssystem ist somit zu jeder Zeit bekannt. Ein Arbeitsvolumen der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 kann sich somit unter normalen Betriebsbedingungen nicht erschöpfen.
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Insbesondere auch sofern die motorisierte Kolben-Zylindervorrichtung 16 für ein sequenzielles Einstellen der Bremsdrücke in den Radbremszylindern 14a bis 14d schnell genug ist, können Radauslassventile ganz weggelassen werden. Es sind auch Bremssysteme möglich, bei welchen die Radauslassventile lediglich an einer ersten Achse (z.B. der Vorderachse) angeordnet sind, während die sequenzielle Bremsdruckeinstellung nur an der zweiten Achse (wie z.B. der Hinterachse) erfolgt.
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Das Bremssystem der 2 bietet eine Kombination einer parallelen Druckerzeugung mit einer Multiplex-Radmodulation. Die Bestandteile Bremsbetätigung und Raddruckmodulation sind nahezu beliebig teil- bis vollintegrierbar.
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Die oben beschriebenen Bremssysteme haben genau vier Radbremszylinder 14a bis 14d und vier Steuerventile 18a bis 18d, wobei jeder der Radbremszylinder 14a bis 14d über genau eines der Steuerventile 18a bis 18d mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden ist.
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Die oben beschriebenen Bremssysteme sind so umwandelbar, dass sie in einem Einspurfahrzeug verwendbar sind. Dazu muss lediglich die Anzahl der Komponenten 14a bis 14d, 18a bis 18d, 16a bis 26d (und evtl. 30a bis 30d) auf jeweils einen Radbremszylinder 14a bis 14d pro Bremskreis 12a und 12b, ein Steuerventil 18a bis 18d pro Bremskreis 12a und 12b, evtl. ein Radauslassventil 30a bis 30d pro Bremskreis 12a und 12b und ein Schaltventil 26a bis 26d pro Bremskreis 12a und 12b reduziert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann auch nur der einzige Radbremszylinder des Bremssystems oder einer der Radbremszylinder des Bremssystems mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden sein. In diesem Fall ist der mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbundene Radbremszylinder ausschließlich über den ventilfreien Leitungsweg mit dem einzigen Steuerventil des Bremssystems verbunden, wobei das einzige Steuerventil ausschließlich über den weiteren ventilfreien Leitungsweg mit der motorisierten Kolben-Zylindervorrichtung 16 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011004983 A1 [0002]
