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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine derartige Bremsanlage für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 081 463 A1 bekannt. Die vorbekannte Bremsanlage umfasst einen mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder mit zwei Druckräumen, Radbremsen, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, eine Druckregelventilanordnung mit zwei Ventilen je Radbremse, zwei weitere Ventile je Bremskreis, wovon die beiden Trennventile zur Entkopplung der Hauptbremszylinder-Druckräume von den Radbremsen in der „Brake-by-wire“-Betriebsart benötigt werden, sowie eine Simulationseinrichtung, welche an die Druckräume des Hauptbremszylinders angeschlossen ist und welche über ein Simulatorfreigabeventil zu- und abschaltbar ist. Um eine hohe Verfügbarkeit der Bremsanlage, auch in der Rückfallbetriebsart zu erzielen, umfasst die Bremsanlage im Ganzen dreizehn Ventile und das Simulatorfreigabeventil muss stromlos geschlossen ausgeführt sein, damit im Falle eines Ausfalls der elektrischen Energieversorgung der Bremsanlage in der Rückfallbetriebsart eine Abschaltung der Simulationseinrichtung und die Möglichkeit eines hydraulischen Druckaufbaus an den Radbremsen durch den Fahrzeugführer gewährleistet ist. Nachteilig an der Verwendung eines stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils ist es, dass im Falle einer Verschmutzung des Ventils, dieses unter Umständen nicht mehr vollständig schließt, so dass ein hydraulischer Durchgriff des Fahrzeugführers auf die Radbremsen in der Rückfallbetriebsart nicht mehr oder in eingeschränktem Umfang gegeben wäre. Weiterhin führt die große Anzahl von Ventilen zu hohen Herstellungskosten für die Bremsanlage.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsanlage bereitzustellen, die eine weiter verbesserte Verfügbarkeit besitzt und gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere ist eine Bremsanlage bereitzustellen, welche auch bei Ausfall einer elektrischen Energieversorgungseinheit der Bremsanlage noch zumindest eine achsindividuelle Bremsdruckeinstellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der mit dem Bremspedal gekoppelte, erste Hauptbremszylinderkolben als ein Stufenkolben ausgebildet ist, dessen Ringfläche eine hydraulische Kammer begrenzt, welche mit der Simulatorkammer der hydraulisch betätigbaren Simulationseinrichtung verbunden ist und dass die Bremsanlage zumindest ein Magnetventil umfasst, welches mittels einer ersten Spule und einer elektrisch von der ersten Spule getrennten, zweiten Spulen betätigbar ist.
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Unter dem Begriff „zweifach ansteuerbares Magnetventil“ ist zu verstehen, dass das Magnetventil zumindest zweifach ansteuerbar ist.
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Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass ein stromlos offenes Simulatorventil eingesetzt werden kann und dass auf Trennventile zur hydraulischen Entkopplung der Hauptbremszylinder-Druckräume von den Radbremsen verzichtet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Simulationseinrichtung nicht an einen der Druckräume des Hauptbremszylinders angeschlossen ist, also von den Druckräumen des Hauptbremszylinders hydraulisch getrennt werden kann, aber dennoch direkt an die Bewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens gekoppelt ist. Da die Druckräume des Hauptbremszylinders nicht mehr mit der Simulatorkammer verbunden sind, können in den Druckräumen des Hauptbremszylinders andere Drücke eingestellt werden als der Druck in der Simulatorkammer, welchen der Fahrer erfährt. Es ist ausreichend, dass nur ein oder zwei Magnetventile der Bremsanlage zweifach ansteuerbar ausgeführt sind und dennoch eine achsindividuelle Bremsdruckeinstellung (elektronische Bremskraftverteilung) möglich ist.
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Ein Vorteil der Erfindung ist es außerdem, dass die Verfügbarkeit der Bremsanlage und die Gesamtverzögerung auch bei Fahrzuständen auf niedrigem Reibwert verbessert wird, wobei nur ein oder zwei Magnetventile zweifach ansteuerbar ausgeführt sein müssen, so dass die Bremsanlage kostengünstig herstellbar ist.
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Der erste Hauptbremszylinderkolben ist also als ein Stufenkolben mit zumindest einer Kreisfläche und einer Ringfläche ausgebildet, dessen Kreisfläche den ersten Druckraum und dessen Ringfläche die hydraulische Kammer begrenzt, wobei eine Druckwirkung in der Kammer einer Kraft entspricht, die auf den ersten Hauptbremszylinderkolben entgegen der Betätigungsrichtung wirkt.
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Bevorzugt sind alle Ventile der Bremsanlage als Magnetventile ausgeführt. Dabei sind die Ventile mittels nur einer Spule betätigbar bis auf das genau eine zweifach ansteuerbare Magnetventil oder bis auf die genau zwei zweifach ansteuerbaren Magnetventile.
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Bevorzugt ist der erste Hauptbremszylinderkolben über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange mit einem Bremspedal gekoppelt.
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Bevorzugt ist eine Bewegung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens in Richtung des ersten Hauptbremszylinderkolbens begrenzt. Besonders bevorzugt ist die Bewegung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens in Richtung des ersten Hauptbremszylinderkolbens durch einen Anschlag begrenzt. So kann in dem zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders mittels der Druckbereitstellungseinrichtung ein höherer Druck aufgebaut werden, als in dem ersten Druckraum vorliegt.
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Bevorzugt umfasst die Bremsanlage genau ein zweifach ansteuerbares Magnetventil, welches mittels zwei elektrisch voneinander getrennter Spulen betätigbar ist. Alternativ ist es bevorzugt, dass die Bremsanlage höchstens zwei zweifach ansteuerbare Magnetventile umfasst, welche jeweils mittels zwei elektrisch voneinander getrennter Spulen betätigbar sind.
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Die Bremsanlage umfasst bevorzugt einen ersten elektrischen Kreis mit einer ersten elektrischen Energieversorgungseinheit und ersten Ansteuermitteln und einen zweiten elektrischen Kreis mit einer zweiten elektrischen Energieversorgungseinheit und zweiten Ansteuermitteln, wobei für jedes zweifach ansteuerbare Magnetventil die erste Spule mittels des ersten elektrischen Kreises und die zweite Spule mittels des zweiten elektrischen Kreises angesteuert wird. Dabei sind besonders bevorzugt das oder die zweifach ansteuerbaren Magnetventile derart gewählt, dass eine achsindividuelle oder radindividuelle Bremsdruckregelung auch bei Ausfall eines der elektrischen Kreise durchführbar ist.
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Bevorzugt werden alle Magnetventile der Bremsanlage zumindest mittels des ersten elektrischen Kreises angesteuert.
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Um eine hohe Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung und Ansteuerung der Magnetventile zu erzielen, ist der erste elektrische Kreis bevorzugt unabhängig von dem zweiten elektrischen Kreis.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Bremsanlage eine hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum und der Kammer, in welcher ein elektrisch betätigbares Trennventil angeordnet ist, wobei das Trennventil das zweifach ansteuerbare Magnetventil oder eines der zweifach ansteuerbaren Magnetventile ist. Das Trennventil ist besonders bevorzugt stromlos offen ausgeführt. Diese Verbindung wird vorteilhafterweise durch eine Betätigung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens abgesperrt.
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Bevorzugt ist ein elektrisch betätigbares Simulatorventil zum Zu- und Abschalten der Wirkung der Simulationseinrichtung vorgesehen, wobei das Simulatorventil eines der zweifach ansteuerbaren Magnetventile ist. Das Simulatorventil ist besonders bevorzugt stromlos offen ausgeführt, so dass ein Verschmutzen oder unvollständiges Schließen des Simulatorventils keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Rückfallbetriebsart hat.
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Bevorzugt ist eine hydraulische Verbindung zwischen der Kammer und dem Druckmittelvorratsbehälter vorgesehen, in welcher das Simulatorventil angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dem Simulatorventil ein, in Richtung der Kammer hin öffnendes Rückschlagventil parallel geschaltet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage weist der Elektromotor mindestens zwei, unabhängig voneinander betreibbare Antriebseinheiten mit je zumindest einer Wicklung zum Antreiben des Rotors des Elektromotors auf.
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Bevorzugt wird eine der Antriebseinheiten mittels des ersten elektrischen Kreises und die andere der Antriebseinheiten mittels des zweiten elektrischen Kreises angesteuert, so dass auch bei Ausfall eines der elektrischen Kreise eine elektrisch gesteuerte Bremsung mit elektrischer Bremskraftverteilung durchführbar ist.
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Bevorzugt ist eine hydraulische Verbindung zwischen dem erste Druckraum und dem Druckmittelvorratsbehälter vorgesehen, in welcher ein elektrisch betätigbares Ablassventil angeordnet ist. Hierdurch kann, insbesondere auch in einem betätigten Zustand des ersten Hauptbremszylinderkolbens, der erste Druckraum in der „Brake-by-wire“-Betriebsart drucklos gehalten werden. Dadurch wird die Bremspedalkennlinie im Ansprechbereich nicht durch die Bewegung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens beeinflusst. Das Ablassventil ist besonders bevorzugt stromlos geschlossen ausgeführt, damit in einer Rückfallbetriebsart ohne jegliche elektrische Energieversorgung eine Betätigung der Radbremsen durch den Fahrzeugführer möglich ist. Das Ablassventil bietet weiterhin den Vorteil, dass im Falle, dass während einer Bremspedalbetätigung ein Übergang in die Rückfallbetriebsart stattfindet, durch ein Schließen des Ablassventils eine bremspedalwegverlustfreie, direkte Betätigung der Radbremsen durch den Fahrzeugführer möglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist in dem zweiten Hauptbremszylinderkolben zumindest eine radiale Bohrung derart angeordnet, dass der zweite Druckraum in der unbetätigten Stellung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens über die radiale Bohrung und einen Behälteranschluss mit dem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht, wobei die Verbindung durch eine Betätigung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens abgesperrt wird, und zwischen dem Behälteranschluss und der Kammer ist eine hydraulische Verbindung vorgesehen, in welcher das Trennventil angeordnet ist. Dies ermöglicht eine kompakte Bauform.
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In dem ersten Hauptbremszylinderkolben ist bevorzugt zumindest eine radiale Bohrung derart angeordnet, dass der erste Druckraum in der unbetätigten Stellung des ersten Hauptbremszylinderkolbens über die radiale Bohrung mit der Kammer in Verbindung steht, wobei die Verbindung durch eine Betätigung des ersten Hauptbremszylinderkolbens abgesperrt wird. Dies ist vorteilhaft, um die mit dem ersten Druckraum verbundenen Radbremsen mit dem Druckmittelvorratsbehälter zwecks Druckausgleich in Verbindung zu bringen.
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Um in der „Brake-by-wire“-Betriebsart die Radbremsen des zweiten Bremskreises mittels der Druckbereitstellungseinrichtung mit Druck zu beaufschlagen, ist bevorzugt eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und dem zweiten Druckraum vorgesehen. Diese Verbindung wird besonders bevorzugt durch eine Betätigung des zweiten Hauptbremszylinderkolbens abgesperrt. In der „Brake-by-wire“-Betriebsart werden also die dem zweiten Druckraum zugeordneten Radbremsen über die Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und dem zweiten Druckraum und die ersten Radventile mit Druck beaufschlagt.
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Den dem ersten Druckraum zugeordneten Radbremsen ist bevorzugt je ein zweites, elektrisch ansteuerbares Radventil der Druckregelventilanordnung zugeordnet, welches in einer hydraulischen Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und der Radbremse angeordnet ist.
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Bevorzugt umfasst die Druckregelventilanordnung für jede Radbremse ein erstes, elektrisch ansteuerbares, stromlos offenes Radventil.
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Jedes erste Radventil ist bevorzugt in der Verbindung zwischen der Radbremse und dem zugeordneten Druckraum angeordnet, wobei kein weiteres Ventil in der Verbindung zwischen erstem Radventil und Druckraum vorgesehen ist.
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Die Druckregelventilanordnung umfasst bevorzugt nur für die dem ersten Druckraum zugeordneten Radbremsen je ein zweites, elektrisch ansteuerbares Radventil, welches in einer hydraulischen Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und der Radbremse angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die zweiten Radventile stromlos geschlossen ausgeführt und es ist jeweils kein weiteres Ventil in der Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung und dem zweiten Radventil vorgesehen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
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Es zeigen schematisch
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, welches im Wesentlichen aus einem mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 21 betätigbaren hydraulischen Hauptbremszylinder 1, einer mit dem Hauptbremszylinder 1 zusammen wirkenden, hydraulisch betätigbaren Simulationseinrichtung 11, einem dem Hauptbremszylinder 1 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 9, einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 18, hydraulisch betätigbaren Radbremsen 6a–6d, einer elektrisch steuerbaren Druckregelventilanordnung 30 zur Regelung und/oder Steuerung der an den Radbremsen eingesteuerten Radbremsdrücke sowie zumindest einer (nicht dargestellten) elektronischen Steuer- und Regeleinheit (ECU) besteht.
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Der Hauptbremszylinder 1 weist in einem Gehäuse 10 zwei hintereinander angeordnete hydraulische Hauptbremszylinderkolben 2, 3 (Primärkolben 2, Sekundärkolben 3) auf, die mit dem Gehäuse 10 hydraulische Druckräume 4, 5 begrenzen. Die Druckräume 4, 5 stehen mittels hydraulischer Verbindungen (Leitungen) 27a, 27b mit der Druckregelventilanordnung 30 in Verbindung. Der über eine Druckstange 20 mit dem Bremspedal 21 gekoppelte, erste Hauptbremszylinderkolben (Primärkolben) 2 ist als ein Stufenkolben mit einer Kreisfläche und einer Ringfläche 23 ausgebildet, wobei die Kreisfläche den ersten Druckraum 4 und die Ringfläche 23 eine hydraulische Kammer 22 begrenzt. Dabei entspricht eine Druckwirkung in der Kammer 22 einer Kraft, die auf den ersten Hauptbremszylinderkolben 2 entgegen der Betätigungsrichtung wirkt. Beispielsgemäß ist eine Rückstellfeder 28 wirkungsmäßig zwischen Gehäuse 10 und Bremspedal 21 angeordnet, welche das Bremspedal 21 und damit den Primärkolben 2 bei unbetätigtem Bremspedal 21 in eine Ausgangsstellung positioniert. Der Druckraum 5 nimmt eine nicht näher bezeichnete Rückstellfeder auf, die den Kolben 3 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 1 in einer Ausgangslage positioniert. Die Rückstellfeder ist vorteilhafterweise am Gehäuse 10 fixiert.
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Der Betätigungsweg des Hauptbremszylinderkolbens 2 wird durch eine Wegsensorik 32 erfasst und repräsentiert den Bremswunsch des Fahrzeugführers. Die Wegsensorik 32 weist zumindest zwei redundant geschaltete Wegsensoren auf.
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Druckregelventilanordnung 30 umfasst für jede Radbremse 6a–6d beispielsgemäß ein stromlos offenes, erstes Radventil 7a–7d und für die dem Primärdruckraum 4 zugeordneten Radbremsen 6a, 6b je ein stromlos geschlossenes, zweites Radventil 8a, 8b. Die Radventile 7a und 7b sowie 8a und 8b sind beispielsgemäß analogisiert oder analog ansteuerbar ausgeführt. Die Radventile 7a–7d sind in der jeweiligen hydraulischen Verbindung zwischen dem zugeordneten Druckraum 4, 5 und der Radbremse 6a–6d angeordnet, wobei beispielsgemäß kein weiteres Ventil in dieser Verbindung angeordnet ist. Beispielsgemäß sind dem ersten Bremskreis I, der an den Druckraum 4 angeschlossen ist, die hinteren Radbremsen (6a: hinten links (RL), 6b: hinten rechts (RR)) und dem zweiten Bremskreis II die vorderen Radbremsen (6c: vorne links (FL), 6d: vorne rechts (FR)) zugeordnet. Die Radventile 8a und 8b sind in einer hydraulischen Verbindung 41 zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung 18 und den Radbremsen 6a, 6b angeordnet, wobei beispielsgemäß kein weiteres Ventil in dieser Verbindung 41 angeordnet ist.
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In jedem der Hauptbremszylinderkolben 2, 3 sind radiale Bohrungen ausgebildet. Im unbetätigten Zustand des Hauptbremszylinderkolbens 3 ist der Druckraum 5 über die radialen Bohrungen, einen Behälteranschluss 48 und einen Leitungsabschnitt 26b mit einem ersten Rückschlagventil 40 und einem zweiten Rückschlagventil 43, dem ein, vorteilhafterweise stromlos geschlossenes, Zuschaltventil 51 parallel geschaltet ist, mit dem Druckmittelvorratsbehälter 9 verbunden. Die Rückschlagventile 40, 43 sind in Richtung des Druckraums 5 öffnend angeordnet, so dass Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 9 über die Verbindung 26b in den Druckraum 5 nachgesaugt werden kann. Im unbetätigten Zustand des Hauptbremszylinderkolbens 2 ist der Druckraum 4 über die radiale Bohrung mit der Kammer 22 verbunden. Die Verbindung über die radialen Bohrungen wird durch eine Betätigung (ein Verschieben) des Kolbens 2 bzw. 3 im Gehäuse 10 abgesperrt. Der erste Druckraum 4 und die hydraulische Kammer 22 sind somit in einem betätigten Zustand des ersten Hauptbremszylinderkolbens gegeneinander hydraulisch abgedichtet.
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Weiterhin ist der erste Druckraum 4 mittels einer hydraulischen Verbindung 33, unabhängig von dem Betätigungszustand des Kolbens 2, mit einem, vorteilhafterweise stromlos geschlossenen, Ablassventil 25 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 9 trennbar verbunden. So kann der Druckraum 4 auch im betätigten Zustand des Kolbens 2 „drucklos“ geschaltet werden, indem Druckraum 4 durch Öffnen des Ablassventils 25 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 9 verbunden wird. Weiterhin kann das überschüssige Druckmittelvolumen, welches bei einer Bremsregelung (z.B. Schlupfregelung) aus den Radbremsen 6a, 6b in den Druckmittelvorratsbehälter 9 abgeführt werden muss, über das Ablassventil 25 abgeführt werden.
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Die Simulationseinrichtung 11, welche dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-wire“-Betriebsart ein angenehmes Bremspedalgefühl vermitteln soll, umfasst im Wesentlichen eine hydraulische Simulatorkammer 12, eine Simulatorfederkammer 14 mit einem elastischen Element 13 sowie einen die beiden Kammern 12, 14 voneinander trennenden Simulatorkolben 15. Die Kammer 22 des Hauptbremszylinders 1 ist über eine hydraulische Verbindung 29a, 29b mit der Simulatorkammer 12 verbunden, wobei die Verbindung 29b weiterhin über ein stromlos offenes Simulatorventil 16 trennbar mit dem Druckmittelvorratsbehälter 9 verbunden ist. Dem Simulatorventil 16 ist ein in Richtung der Kammer 22 bzw. der Kammer 12 hin öffnendes Rückschlagventil 17 parallel geschaltet. Durch das Simulatorventil 16 kann die Wirkung der Simulationseinrichtung 11 zu- und abgeschaltet werden.
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Beispielsgemäß ist weiterhin der Behälteranschluss 48 des Sekundärdruckraums 5 über eine hydraulische Verbindung mit der hydraulischen Verbindung 29a, 29b verbunden, wobei die Verbindung durch ein zweites, vorteilhafterweise stromlos offenes, Trennventil 49 trennbar ist. Trennventil 49 ist beispielsgemäß in einem Leitungsabschnitt 131 angeordnet, welcher den Leitungsabschnitt 26b mit dem Leitungsabschnitt zwischen Kammer 22 und Simulatorventil 16 (Verbindung 29a, 29b) verbindet.
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Bei Vorgabe einer Bremspedalkraft und geschlossenem Simulatorventil 16 sowie geschlossenem Behälter-Trennventil 49 strömt Druckmittel von der Kammer 22 des Hauptbremszylinders 1 in die Simulatorkammer 12, wobei das dabei generierte Pedalgefühl im Wesentlich durch das elastische Element 13 bestimmt wird.
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Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 18 ist beispielsgemäß als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 34 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translations-Getriebes betätigbar ist. Eine der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienende, lediglich schematisch angedeutete Rotorlagesensorik ist mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet. Rotorlagesensorik 36 weist zumindest zwei redundant geschaltete Rotorlagesensoren auf. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensorik 37 zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Das Gehäuse sowie der Kolben 34 der Druckbereitstellungseinrichtung 18 sind gestuft ausgeführt, so dass der Kolben 34 einen Druckraum 38 sowie einen zweiten, ringförmigen Druckraum 39 begrenzt.
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Druckraum 38 ist zum einen über die Leitung 41 mit den Radbremsen 6a, 6b des ersten Bremskreises I über je das stromlos geschlossene, zweite Radventil 8a, 8b der Druckregelventilanordnung 30 verbunden. In der hydraulischen Verbindung zwischen Druckraum 38 und jeweiliger Radbremse 6a, 6b ist beispielsgemäß kein weiteres Ventil angeordnet. Zum anderen ist der Druckraum 38 über eine hydraulische Verbindung 44 mit dem Behälteranschluss 48 des Druckraums 5 des Hauptbremszylinders 1 verbunden, so dass Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 9 über die Verbindungen 44 und 26b in den Druckraum 38 der Druckbereitstellungseinrichtung 18 nachgesaugt werden kann. Außerdem ist der Druckraum 38 bei unbetätigtem Sekundärkolben 3 so mit dem Druckraum 5 verbunden, so dass in der „Brake-by-wire“-Betriebsart eine Druckbeaufschlagung der Radbremsen 6c, 6d des zweiten Bremskreises II mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 18 erfolgen kann.
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Druckraum 38 und Druckraum 39 stehen durch eine Bohrung im Kolben 34 miteinander in hydraulischer Verbindung. Druckraum 39 ist über eine hydraulische Verbindung 45 mit dem Leitungsabschnitt 26b zwischen dem ersten Rückschlagventil 40 und dem zweiten Rückschlagventil 43 verbunden, so dass Druckraum 39 über die Parallelschaltung von Ventil 51 und Rückschlagventil 43 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 89 verbunden ist.
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Elektromotor 35 umfasst einen Rotor und einen Stator und ist beispielsgemäß als ein bürstenloser DC-Motor ausgeführt, der zwei, unabhängig voneinander betreibbare Antriebseinheiten mit je einer Wicklung zum Antreiben des Rotors des Elektromotors 35 aufweist. Jede Antriebseinheit ist für sich dazu geeignet, ein Drehmoment auf den Rotor auszuüben und damit die Funktion des Elektromotors 35 aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise liegt eine Redundanz an Antriebseinheiten innerhalb des Elektromotors 35 vor, die dazu führt, dass im Falle eines Ausfalls einer Antriebseinheit mit der anderen Antriebseinheit ein ausreichendes Drehmoment erzeugbar ist.
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Neben der Wegsensorik 32 zur Bremswunscherfassung und der Sensorik 36 zur Erfassung einer Position der Druckbereitstellungseinrichtung 18 umfasst die beispielsgemäße Bremsanlage eine Drucksensorik 42, mittels welcher in der „Brake-by-wire“-Betriebsart der Systemdruck der Druckbereitstellungeinrichtung 18 erfasst wird. Beispielsgemäß ist die Drucksensorik 42 an der Verbindung 27b angeordnet. Die Drucksensorik 42 umfasst zumindest zwei redundant geschaltete Drucksensoren. Weiterhin ist beispielsgemäß eine Bremsflüssigkeitssensorik 52 vorgesehen.
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Bei einer Normalbremsung in der Normal-Betriebsart der Bremsanlage („Brake-by-wire“-Betriebsart) wird bei einer Betätigung des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer der Primärkolben 2 betätigt, wobei die Kolbenbewegung mittels der Wegsensorik 32 erfasst wird. Mittels der elektronischen Steuerund Regeleinheit werden das Simulatorventil 16 und das Trennventil 49 geschlossen und das Ablassventil 25 geöffnet. In der (Ring)Kammer 22 baut sich entsprechend der Simulator-Kennlinie der Simulationseinrichtung 11 ein Druck auf. Da aufgrund des geöffneten Ablassventils 25 kein Druckaufbau in dem (Primär)Druckraum 4 möglich ist, ist die einzige statische Gegenkraft die Simulatordruckkraft. Eine hydraulische Dämpfungswirkung kann durch die Öffnungscharakteristik des Ablassventils 25 erzielt werden. So sind auch primärkolbenwegabhängige Dämpfungswerte realisierbar (hydraulisch / mechanisch und/oder elektronisch). Durch die drucklose Primärkammer 4 bleibt auch die Sekundärkammer 5 drucklos oder nahezu drucklos. Die stromlos offenen Radventile 7c, 7d des Bremskreises II bleiben geöffnet, wohingegen die stromlos offenen Radventile 7a, 7b des Bremskreises I geschlossen werden. Die stromlos geschlossenen Radventile 8a, 8b des Bremskreises I werden geöffnet. Mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 18 wird durch Verschieben des Kolbens 34 mittels des Elektromotors 35 ein Systemdruck aufgebaut, welcher über die Verbindung 41 bzw. die Verbindung 44, 5, 27b zu einem Raddruckaufbau an den Radbremsen 6a–6d führt. Der Systemdruck wird von der Drucksensorik 42 gemessen.
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Bei einem Lösen des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer wird der entsprechend geringere Verzögerungswunsch mittels Wegsensorik 32 erfasst und entsprechend der Kolben 34 der Druckbereitstellungseinrichtung 18 zurückgefahren, wodurch über die (offenen) Multiplex-Radventile 7c, 7d im Bremskreis II und über die geöffneten, zweiten Radventile 8a, 8b im Bremskreis I ein Abbau der Radbremsdrücke erfolgt.
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Zur Versorgung der Bremsanlage mit elektrischer Energie sind beispielsgemäß eine erste elektrische Energieversorgungseinheit A und eine zweite elektrische Energieversorgungseinheit B vorgesehen (nicht dargestellt in 1 und 2), wobei die beiden Energieversorgungseinheiten A, B unabhängig voneinander sind.
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Weiterhin sind erste Ansteuermittel vorgesehen, z.B. in Form eines ersten Mikrocontrollers, welche von der ersten Energieversorgungseinheit A mit elektrischer Energie versorgt werden und welche zur Ansteuerung der Ventile 7a–7d, 8a, 8b der Druckregelventilanordnung 30, der Ventile 16, 25, 49, 51 und einer der Antriebseinheiten des Elektromotors 35 ausgebildet sind. Die Ansteuerung bzw. Versorgung der genannten Komponenten mittels der ersten Energieversorgungseinheit A ist in den Figuren durch ein A gekennzeichnet. Die ersten Ansteuermittel sind vorteilhafterweise in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit angeordnet.
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Den ersten Ansteuermitteln sind auch die redundanten Drucksensoren der Drucksensorik 42, einer der Wegsensoren der Wegsensorik 32 und einer der Lagesensoren der Lagesensorik 36 des Elektromotors 35 zugeordnet. Die genannten Sensoren werden über die ersten Ansteuermittel von der ersten Energieversorgungseinheit A mit elektrischer Energie versorgt und ihre Signale werden den ersten Ansteuermitteln zugeführt und vorteilhafterweise von diesen verarbeitet. Die genannten Sensoren sind daher in den Figuren ebenfalls durch ein A gekennzeichnet.
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Außerdem sind zweite Ansteuermittel vorgesehen, z.B. in Form eines zweiten Mikrocontrollers, welche von der zweiten Energieversorgungseinheit B mit elektrischer Energie versorgt werden und welche zur Ansteuerung der Ventile 16 und 49 und der zweiten Antriebseinheit des Elektromotors 35 ausgebildet sind. Den zweiten Ansteuermitteln sind auch der zweite Wegsensor der Wegsensorik 32 und der zweite Lagesensor der Lagesensorik 36 des Elektromotors 35 zugeordnet. Die Ansteuerung bzw. Versorgung der genannten Komponenten mittels der zweiten Energieversorgungseinheit B ist in den Figuren durch ein B gekennzeichnet. Die zweiten Ansteuermittel können wie die ersten Ansteuermittel in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit oder in einer weiteren, vorteilhafterweise unabhängigen, elektronischen Steuer- und Regeleinheit angeordnet sein.
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Entsprechend können die Ventile 7a–7d, 8a, 8b der Druckregelventilanordnung 30 sowie die Ventile 25 und 51 lediglich bei intakter erster Energieversorgungseinheit A angesteuert werden. Das Simulatorventil 16 und das Trennventil 49 sowie der Elektromotor 35 können auch bei Ausfall einer der Energieversorgungseinheiten A, B noch durch die andere Energieversorgungseinheiten B, A betätigt werden.
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Damit das Ventil 16 bzw. 49 unabhängig mittels der ersten und der zweiten Ansteuermittel betätigt werden kann, umfasst das Ventil 16 bzw. 49 zwei elektrisch voneinander getrennte Spulen, von welchen es betätigbar ist, wobei die erste Spule nur von den ersten Ansteuermitteln bestrombar ist und die zweite Spule nur von den zweiten Ansteuermitteln bestrombar ist. Die Spulen sind zur Vermeidung eines Kurzschlusses bevorzugt in zwei Lagenpaketen übereinander oder nebeneinander gewickelt.
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Bei Ausfall der zweiten Energieversorgungseinheit B kann jedes der zehn Ventile 7a–7d, 8a, 8b, 16, 25, 49, 51 der Bremsanlage sowie die Druckbereitstellungseinrichtung 18 betätigt werden und es liegen Signale der Sensoriken 32, 36 und 42 zur Bremsdrucksteuerung/-regelung vor. Normalbremsungen in der „Brake-by-wire“-Betriebsart mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 18, wie oben beschrieben, sowie radindividuelle Bremsregelungen (z.B. ABS- oder ESC-Regelungen (ABS: Antiblockiersystem, ESC: Fahrdynamikregelsystem)) oder achsindividuelle Regelungen (z.B. elektronische Bremskraftverteilung (EBD)) in der „Brake-by-wire“-Betriebsart sind somit uneingeschränkt möglich.
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Bei Ausfall der ersten Energieversorgungseinheit A können immer noch die Ventile 16 und 49 der Bremsanlage sowie die Druckbereitstellungseinrichtung 18 betätigt werden und es liegen Signale der Sensoriken 32 und 36 zur Bremsdruckeinstellung vor. Bei einer Betätigung des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer kann daher die Bewegung des Kolbens 2 mittels des von der Energieversorgungseinheit B versorgten Wegsensors der Wegsensorik 32 erfasst werden. Mittels der von Energieversorgungseinheit B versorgten zweiten Ansteuermittel können das Simulatorventil 16 und das Trennventil 49 geschlossen werden. Ein Öffnen des Ablassventils 25 ist jedoch nicht möglich, da Ablassventil 25 nur durch die von Energieversorgungseinheit A versorgten ersten Ansteuermittel betätigbar ist. Die Betätigung des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer führt so zu einem Druckaufbau in den beiden Druckräumen 4 und 5, was aufgrund der stromlos offenen Radventile 7a–7d zu einem Druckaufbau an den Radbremsen 6a–6d führt.
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Die Radbremsen 6a und 6b der Hinterachse umfassen beispielsgemäß je einen elektrisch betätigbaren Parkbremsaktuator (EPB L, EPB R), so dass im Notfall, insbesondere bei Ausfall der hydraulischen Bremsanlage, eine Betriebsbremsung mittels der Parkbremsaktuatoren durchführbar ist bzw. die hydraulische Bremsanlage bei Bedarf durch die Parkbremsaktuatoren an der Hinterachse unterstützt werden kann.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage entspricht bezüglich des hydraulischen Aufbaus sowie der elektrisch betätigbaren Parkbremsaktuatoren weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel der 1. Zusätzlich ist eine zweite Drucksensorik 31 vorgesehen, welche an die Verbindung 29a angeschlossen ist und so den in der Kammer 22 bzw. Simulatorkammer 12 durch ein Verschieben des Primärkolbens 2 aufgebauten Druck erfasst. Die Drucksensorik 31 weist zumindest zwei redundant geschaltete Drucksensoren auf.
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Zur Versorgung der Bremsanlage mit elektrischer Energie sind auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine erste elektrische Energieversorgungseinheit A und eine davon unabhängige zweite elektrische Energieversorgungseinheit B vorgesehen. Die von der ersten Energieversorgungseinheit A versorgten ersten Ansteuermittel sind zur Ansteuerung der Ventile 7a–7d, 8a, 8b der Druckregelventilanordnung 30, der Ventile 16, 25, 49, 51 und einer der Antriebseinheiten des Elektromotors 35 ausgebildet sind. Den ersten Ansteuermitteln sind die redundanten Drucksensoren der Drucksensorik 42, die redundanten Drucksensoren der zweiten Drucksensorik 31 und einer der Lagesensoren der Lagesensorik 36 des Elektromotors 35 zugeordnet. Die von der zweiten Energieversorgungseinheit B versorgten zweiten Ansteuermittel sind zur Ansteuerung lediglich des Ventils 49 und der zweiten Antriebseinheit des Elektromotors 35 ausgebildet. Den zweiten Ansteuermitteln sind die redundanten Wegsensoren der Wegsensorik 32 und der zweite Lagesensor der Lagesensorik 36 des Elektromotors 35 zugeordnet.
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Entsprechend umfasst gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur das Ventil 49 zwei elektrisch voneinander getrennte Spulen, wobei die erste Spule nur von den ersten Ansteuermitteln bestrombar und die zweite Spule nur von den zweiten Ansteuermitteln bestrombar ist, so dass lediglich das Ventil 49 unabhängig mittels der ersten und der zweiten Ansteuermittel betätigbar ist.
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Bei Ausfall der zweiten Energieversorgungseinheit B kann jedes der zehn Ventile 7a–7d, 8a, 8b, 16, 25, 49, 51 der Bremsanlage sowie die Druckbereitstellungseinrichtung 18 betätigt werden und es liegen Signale der Sensoriken 31, 36 und 42 zur Bremsdrucksteuerung/-regelung vor.
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Bei Ausfall der ersten Energieversorgungseinheit A kann nur noch das Ventil 49 der Bremsanlage sowie die Druckbereitstellungseinrichtung 18 betätigt werden und es liegen Signale der Sensoriken 32 und 36 zur Bremsdruckeinstellung vor. Bei einer Betätigung des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer wird die Bewegung des Kolbens 2 mittels der Wegsensorik 32 erfasst. Mittels der von Energieversorgungseinheit B versorgten zweiten Ansteuermittel kann das Trennventil 49 geschlossen werden. Ein Schließen des Simulatorventils 16 sowie ein Öffnen des Ablassventils 25 sind jedoch nicht möglich. Die Betätigung des Bremspedals 21 durch den Fahrzeugführer führt so zu einem Druckaufbau in den beiden Druckräumen 4 und 5, was aufgrund der stromlos offenen Radventile 7a–7d zu einem Druckaufbau an den Radbremsen 6a–6d führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081463 A1 [0002]
